Java中线程上下文类加载器超详细讲解使用
Brycen Liu 人气:0一、什么是线程上下文类加载器
线程上下文类加载器（Context Classloader）是从JDK1.2开始引入的，类Thread中的getContextClassLoader()和setContextClassLoader(ClassLoader cl)分别用来获取和设置上线文类加载器。
如果没有通过setContextClassLoader(ClassLoader cl)进行设置的话，线程将继承其父线程的上下文类加载器。
Java应用运行时的初始线程的上下文类加载器是系统类加载器。在线程中运行的代码可以通过该类加载器来加载类与资源。
1.1、重要性
它可以打破双亲委托机制，父ClassLoader可以使用当前线程的Thread.currentThread().getContextClassLoader()所指定的classLoader来加载类，这就可以改变父ClassLoader不能使用子ClassLoader或是其他没有直接父子关系的ClassLoader加载的类的情况，即改变了双亲委托模型
1.2、使用场景
对于SPI来说，有些接口是Java核心库所提供的，而Java核心库是由启动类加载器加载的，而这些接口的实现却是来自于不同jar包（厂商提供），Java的启动类加载是不会加载其他来源的jar包，这样传统的双亲委托模型就无法满足SPI的要求。而通过给当前线程设置上下文类加载器，就可以由设置的上线文类加载器来实现与借口哦实现类的加载。
二、ServiceLoader简单介绍
它是一个简单的加载服务提供者的机制。通常服务提供者会实现服务当中所定义的接口。服务提供者可以以一种扩展的jar包的形式安装到java平台上扩展目录中，也可以添加到应用的classpath中。
- 服务提供者需要提供一个无参数的构造方法
- 服务提供者是通过在META-INF/services目录下相应的提供者配置文件，该配置文件的文件名由服务接口的包名组成。
- 提供者配置文件里面就是实现这个服务接口的类路径，每个服务提供者占一行。
- ServiceLoader是按需加载和实例化提供者的，就是懒加载，ServiceLoader其中还包含一个服务提供者缓存，里面存放着已经加载的服务提供者。
- ServiceLoader会返回一个iterator迭代器，会返回所有已经加载了的服务提供者。
- ServiceLoader是线程不安全的
问题分析：
服务的接口通常是由启动类加载器去加载的，那么它又是怎么去访问到我们放在应用classpath下的扩展服务提供者的呢？
其内部是通过扫描提供者配置文件，通过线程上下文类加载器来加载具体的实现类，线程上线文毋庸置疑默认就是我们的系统类加载器，这样就可以访问到我们具体的服务提供者了。
三、案例
3.1、使用ServiceLoader加载mysql驱动
package com.brycen.classloader;
import java.sql.Driver;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;
public class MyTest26 {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<Driver> loader = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> iterator = loader.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Driver dirver = iterator.next();
System.out.println(dirver.getClass()+", 类加载器："+dirver.getClass().getClassLoader());
}
System.out.println("当前线程上线文类加载器："+Thread.currentThread().getContextClassLoader());
System.out.println("ServiceLoader类加载器："+loader.getClass().getClassLoader());
}
}运行结果：
Driver接口的两个实现类是由系统类加载器加载的，而我们的ServiceLoader类加载又是启动类加载，此时正是因为使用线程类加载器中的系统类加载器。如果在加载之前，我们修改线程上线文类加载器为扩展类加载器时，那我们的两个实现类就加载不了了。
class com.mysql.jdbc.Driver, 类加载器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
class com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver, 类加载器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
当前线程上线文类加载器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
ServiceLoader类加载器：null
3.2、Class.forName加载Mysql驱动
public class MyTest27 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, SQLException {
//加载并初始化com.mysql.jdbc.Driver
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "username", "password");
}
}
3.2.1、com.mysql.jdbc.Driver
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
public Driver() throws SQLException {
}
//静态代码块，初始化的时候会执行
static {
try {
//主动使用DriverManager，则该类也会初始化
//初始化完成后就调用DriverManager的registerDriver方法将自身添加到驱动集合中。
DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException var1) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
}
3.2.2、java.sql.DriverManager初始化
由于上面主动使用了DriverManager，那么该类也会初始化
public class DriverManager {
// 注册JDBC驱动的集合
private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
...
...
static {
//当初始化的时候会执行该方法
loadInitialDrivers();
println("JDBC DriverManager initialized");
}
...
...
private static void loadInitialDrivers() {
String drivers;
//通过获取系统参数来加载jdbc的驱动，如果没有该参数则返回null
try {
drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
public String run() {
return System.getProperty("jdbc.drivers");
}
});
} catch (Exception ex) {
drivers = null;
}
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
//通过ServiceLoader来加载驱动，ServiceLoader已经在上面讲解过了
ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
try{
//这里会将加载到的驱动保存到上面的registeredDrivers集合中去
while(driversIterator.hasNext()) {
driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
}
});
println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
if (drivers == null || drivers.equals("")) {
return;
}
String[] driversList = drivers.split(":");
println("number of Drivers:" + driversList.length);
for (String aDriver : driversList) {
try {
println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
Class.forName(aDriver, true,
ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}
...
...3.2.3、调用DriverManager的registerDriver方法
当我们的DriverManager初始化完成之后，com.mysql.jdbc.Driver中的静态代码块就会执行registerDriver方法，然后将自身注册到registeredDrivers集合中去，这样就完成了注册驱动了
注：显而易见，从DriverManager中的loadInitialDrivers我们可以得知，我们及时不使用Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)，mysql的驱动也能被加载，这是因为后期jdk使用了ServiceLoader
...
...
//这个方法在com.mysql.jdbc.Driver初始化的时候被调用
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
throws SQLException {
//将驱动注册到registeredDrivers集合中去
registerDriver(driver, null);
}
...
...
3.2.4、执行DriverManager.getConnection方法
@CallerSensitive
public static Connection getConnection(String url,
String user, String password) throws SQLException {
java.util.Properties info = new java.util.Properties();
//封装用户名和密码
if (user != null) {
info.put("user", user);
}
if (password != null) {
info.put("password", password);
}
//调用getConnection，并把基本信息和调用者的class（这里就是我们的MyTest27.class）
//Reflection.getCallerClass()是个本地方法，返回调用者的class
return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));
}
private static Connection getConnection(
String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
//这里获取调用者的类加载器，如果为null则获取线程上下文类加载
//从而实现能够在DirverManager中访问到放在我们classpath目录下的驱动
ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
synchronized(DriverManager.class) {
// synchronize loading of the correct classloader.
if (callerCL == null) {
callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
}
if(url == null) {
throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");
}
println("DriverManager.getConnection(\"" + url + "\")");
SQLException reason = null;
for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
//判断每一个驱动是否有权限，这里的权限就是判断该驱动的类加载器
//和上面获取到的类加载器是否一致
if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
try {
println(" trying " + aDriver.driver.getClass().getName());
Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
if (con != null) {
// Success!
println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());
return (con);
}
} catch (SQLException ex) {
if (reason == null) {
reason = ex;
}
}
} else {
println(" skipping: " + aDriver.getClass().getName());
}
}
// if we got here nobody could connect.
if (reason != null) {
println("getConnection failed: " + reason);
throw reason;
}
println("getConnection: no suitable driver found for "+ url);
throw new SQLException("No suitable driver found for "+ url, "08001");
}加载全部内容