实 现JAVA 的 动 态 类 载 入 机 制

发布时间:2024-02-28 17:21:50

  作 为 充 分 利 用Java 的 动 态 类 载 入 机 制 的 最 好 例 子, 带 有Java 扩 展 的Web 浏 览 器 根 据 请 求 从 网 络 或 本 地 文 件 系 统 中 动 态 加 载Java applet( 遵 循 一 定 规 则 的Java 小 应 用 程 序 类), 然 后 在 本 地 系 统 中 执 行 它, 大 大 增 强 了 主 页 的 功 能。

  ---- 其 实,Java 本 身 就 是 一 种 极 具 动 态 性 的 语 言。 类 就像Windows 的 动 态 链 接 库(DLL),Java 应 用 程 序 总 是 被 编 译 成 若 干 个 单 独 class 文 件, 程 序 执 行 时 根 据 需 要 由Java 虚 拟 机 动 态 载 入 相 应 的 类。 这 种 机 制 使 编 写 动 态 的 分 布 式 应 用 程 序 成 为 可 能: 我 们 可 以 在 客 户 端 编 写 自 己 的 类 载 入 器, 而 真 正 执 行 的 程 序 却 存 放 在 本 地、 局 域 网 或 世 界 另 一 端 的 主 机 上。 下 面 将 介 绍 如 何 在 自 己 的 应 用 程 序 中 实 现Java 的 动 态 类 载 入 机 制。 与 动 态 类 载 入 有 关 的 系 统 类

  ---- 为 支 持 动 态 类 载 入 机 制, 在 系 统 类 组java.lang 中 提 供 了 两 个 类:Class 类 clasloder 类。

  ---- 1、 类java.lang.Class。 在Java 虚 拟 机 中, 每 一 个 类 或 接 口 都 是 由Class组成 类 来 操 纵 的, 它 不 能 被 显 式 的 实 例 化, 必 须 用 其 他 方 法 来 获 取Class 类 的 对 象。 动 态 类 载 入 机 制 的 关 键 一 步 在 于 如 何 获 得 指 定 类 Class 类 型 的 对 象。 相 关 方 法 主 要 有:

  ---- public static Class forName(String className)

  ---- 这 是 一 个 静 态 方 法, 它 获 取 指 定 名 字 的 类 Class 类 型 对 象, 类 名 可 以 是 象“sun.applet.Applet” 这 样 的 字 符 串, 但 不 能 带 有 路 径 或 网 络 地 址 等 信 息。 这 是 从 本 地 系 统 中 动 态 载 入 类 的 最 方 便 的 办 法。

  ---- public Object newInstance()

  ---- 这 是 最 重 要 的 一 个 方 法, 它 建 立 由Class组成 类 型 对 象 描 述 的 指 定 类 的 实 例。

  ---- 下 面 是 一 个 使用forname() newinstance() 方 法 实 现 动 态 类 载 入 的 代 码,share 类 包 含 一 个 接 口, 详 细 内 容 将 在 第 三 部 分 中 解 释。

  try{ //根据类名建立Class类型的对象。 Class cc =Class.forName(“类名”); ///建立被载入类型的实例,并强制类型转换, 给share类型的变量值。 share oo=((share)cc).newInstance(); ///调用这种方法工作。 } catch (Exception ex){ //如有例外,应进行相应的处理。 };

  ---- 2、 类java.lang.ClassLoader。 这 是 一 个 抽 象 类, 如 果 打 算 运 用 它, 必 须 继 承 它 并 重 写 它 loadClass() 方 法。 其 主 要 方 法 有:

  ---- protected ClassLoader();

  ---- 这 是 一 个 建 构 元, 可 以 用 它 建 立 一 Clasloader 类 的 实 例。 注 意 继 承 这 个 类 的 类 必 须 重 写 这 个 方 法, 而 不 能 使 用 缺 省 的 建 构 元。

  ---- protected abstract Class loadClass(String name, boolean resolve)

  ---- 载 入 指 定 的 类 数 据, 建 立Class 类 型 的 对 象 并 根 据 需 要 解 析 它。 这 是 一 个 抽 象 方 法, 大 家 必 须 在 自 己 的 子 类 中 重 写 这 个 方 法, 重 写 的 规 则 可 以 参 考 第 三 部 分 的 例 子。

  ---- protected final Class defineClass(byte data[], int offset, int length)

  ---- 将 字 节 数 组 中 的 数 据 定 义 为Class 类 型 的 对 象, 字 节 数 组 的 格 式 由 虚 拟 机 规 定。

  ---- protected final Class findSystemClass(String name)

  ---- 根 据 指 定 的 类 名 载 入 类, 它 会 自 动 在 当 前 目 录 和 环 境 变 量“CLASSPATH” 指 定 的 路 径 中 寻 找, 如 果 找 不 到, 则 会 抛 Clasnotfoundexception 例 外。

  ---- protected final void resolveClass(Class c)

  ---- 通 过 载 入 与 指 定 的 类 相 关 的 所 有 类 来 解 析 这 个 类, 这 必 须 在 类 被 使 用 之 前 完 成。 扩 Clasllader充电 类 以 实 现 动 态 类 载 入

  ---- 理 解 动 态 类 载 入 机 制 的 最 好 办 法 是 通 过 例 子, 下 面 这 个 完 整 的 例 子 由 四 个 类 组 成, 分 别 解 释 如 下:

  ---- 1、MyClassLoader 类 classloader 类 的 子 类, 它 重 写 loadClassslod 方 法, 实 现 了 将 网 络 上 用URL 地 址 指 定 的 类 动 态 载 入, 取 得 它 Class 类 型 对 象 的 功 能。 读 者 可 根 据 自 己 载 入 类 的 具 体 方 式 改 写 下 面 的 代 码。

  import java.io.*; import java.util.*; import java.net.*; public class MyClassLoader extends ClassLoader { //定义哈希表(Hashtable)类型变量, 用于保存被载入的类数据。 Hashtable loadedClasses; public MyClassLoader() { loadedClasses = new Hashtable(); } public synchronized Class loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { Class newClass; byte[] classData; //检查要载入的类数据是否已保存在哈希表中。 newClass = (Class) loadedClasses.get(className); //如果类数据已经存在,resolve值为true,则分析它。 newClass = (Class) loadedClasses.get(className); //如果类数据已经存在,resolve值为true,则分析它。 if (newClass != null){ if (resolve) resolveClass(newClass); return newClass; }

  ---- /* 首 先 试 图 从 本 地 系 统 类 组 中 载 入 指 定 类。 这 是 必 须 的, 因 为 虚 拟 机 将 这 个 类 载 入 后, 在 解 析 和 执 行 它 时 所 用 到 的 任 何 其 他 类, 如java.lang.System 类 等, 均 不 再 使 用 虚 拟 机 的 类 载 入 器, 而 是 调 用 我 们 自 制 的 类 载 入 器 来 加 载。*/

  try { newClass = findSystemClass(className); return newClass; } catch (ClassNotFoundException e) { System.out.println(className+" is not a system class!"); } //如果不是系统类, 试着从网络中指定的URL地址载入类。"); } //如果不是系统类, 试着从网络中指定的URL地址载入类。 try { ///用自定义方法载入类数据, 存储在字节数组clasdata中。 classData = getClassData(className); 字节数组中包含的数据构建class类型的对象。 newClass = defineClass(classData, 0, classData.length); if (newClass == null) throw new ClassNotFoundException(className); } catch (Exception e) { throw new ClassNotFoundException(className); } //如果类被正确载入, 为了再次使用,将类数据保存在哈希表中。 loadedClasses.put(className, newClass); //如果resolve值为true,则分析类数据。 loadedClasses.put(className, newClass); //如果resolve值为true,则分析类数据。 if (resolve){ resolveClass(newClass); } return newClass; } //这种方法从网络中输入类数据。 protected byte[] getClassData(String className) throws IOException { byte[] data; int length; try { //从网络中使用URL类的方法 类数据载入指定URL地址。 URL url = new URL(className.endsWith(".class") ? className : className + ".class"); URLConnection connection = url.openConnection(); InputStream inputStream = connection.getInputStream(); length = connection.getContentLength(); data = new byte[length]; inputStream.read(data); inputStream.close(); return data; } catch(Exception e) { throw new IOException(className); } } }

  ---- 2、 由 于Java 是 强 类 型 检 查 语 言, 通 过 网 络 载 入 后 的 类 被 实 例 化 后 只 是 一 Object 类 型 的 对 象, 虚 拟 机 并 不 知 道 它 包 含 那 些 方 法, 应 从 哪 个 方 法 开 始 执 行。 因 此, 可 以 被 动 态 载 入 的 类 必 须 继 承 某 一 个 抽 象 类 或 实 现 某 一 个 接 口, 因 为 父 类 只 能 有 一 个, 所 以 通 常 用 实 现 特 定 接 口 的 办 法。 下 面 的 代 码 定 义 了 一 个 接 口 类别share 和 它 的 方 法start()。

  public interface share { public void start(String[] option); }

  ---- 3、TestClassLoader 类 通 过 使 MyClasloder 类 loadClass() 方 法, 将 指 定URL 地 址 的 类 载 入 并 在 本 地 系 统 执 行 它, 实 现 了 类 的 动 态 载 入。 注 意 在 执 行 被 载 入 类 的 方 法 前 一 定 要 将 它 进 行 强 制 数 据 类 型 转 换。

  public class TestClassLoader { public static void main(String[] args){ MyClassLoader ll = new MyClassLoader(); Class cc; Object oo; String ss = "http://kyzser.ydxx/classLoader/Tested.class"; if (args.length != 0) ss = args[0]; try { System.out.println("Loading class "+ss+"..."); loadClass()用重写法载入类数据。 cc = ll.loadClass(ss); System.out.println("Creat instance..."); //创建Object类型的类实例。 oo = cc.newInstance(); System.out.println("Call start() method..."); ///强制转换类型并执行被载入类别的方法。 ((share) oo).start(args); }catch (Exception e) { System.out.println("Caught exception : "+e); } } }

  ---- 4、Tested 类 很 简 单, 可 以 将 它 放 在 任 何WEB 服 务 器 上, 但 应 注 意 能 动 态 载 入 且 被 执 行 的 类, 一 定 要 实 现 预 先 定 义 的 接 口 中 的 方 法。 下 面 的 例 子 实 现 了 接 口share start 方 法。

  public class Tested implements share{ public void start(String[] option){ ///填写程序代码。 } } 动 态 类 载 入 机 制 的 几 点 应 用

  ---- 1、 开 发 分 布 式 应 用。 这 对 开 发 远 程 的 客 户 端 应 用 程 序 最 有 用, 客 户 端 仅 需 要 安 装 一 些 基 本 的 系 统 和 一 个 能 实 现 动 态 类 载 入 机 制 的 类, 需 要 本 地 系 统 不 存 在 的 功 能 时, 仅 需 要 从 网 络 动 态 载 入 并 执 行 相 应 类 即 可 获 得 特 定 功 能。 因 为 客 户 端 所 使 用 的 总 是 软 件 的 最 新 版 本, 所 以 不 再 存 在 软 件 的 升 级 和 维 护 问 题, 即 实 现 了 所 谓 的“ 零 管 理” 模 式。 因 为 客 户 端 所 使 用 的 总 是 软 件 的 最 新 版 本, 所 以 不 再 存 在 软 件 的 升 级 和 维 护 问 题, 即 实 现 了 所 谓 的“ 零 管 理” 模 式。

  ---- 2、 对.class 文 件 加 密。 由 于Java 的 字 节 码(bytecode) 容 易 被 反 编 译, 大 部 分 开 发Java 应 用 程 序 的 公 司 均 担 心 自 己 的 成 果 被 别 人 不 劳 而 获。 其 实 可 以 将 类 文 件 进 行 适 当 的 加 密 处 理, 执 行 时 使 用 自 己 的 类 载 入 器 进 行 相 应 的 解 密, 就 可 以 解 决 这 个 问 题。

  ---- 3、 使 第 三 方 开 发 者 易 于 扩 展 你 的 应 用。 从 前 面 可 知, 所 有 可 以 被 你 的 类 载 入 器 动 态 载 入 并 被 执 行 的 类, 必 须 继 承 你 定 义 的 类 或 实 现 你 定 义 的 接 口, 这 样, 你 可 以 制 订 一 些 规 则, 使 其 他 开 发 者 不 必 了 解 你 的 应 用 程 序 也 可 以 扩 充 功 能。

  ---- 当 然, 有 利 必 有 弊, 在 网 络 中 使 用 动 态 类 载 入 的 主 要 缺 陷 在 于 安 全 性, 很 难 保 证 不 载 入 不 怀 好 意 的 代 码, 这 个 问 题 要 靠Java 的 安 全 管 理 器 和 适 当 的 加 密 算 法 来 解 决, 已 超 出 本 文 的 讨 论 范 围。

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