水煮Java虚拟机 - ClassLoader源码分析(二)

然笑 2021-12-07

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在上一篇的 ClassLoader
源码分析文章中，已经对 ClassLoader
的部分方法进行了分析，具体可查看：水煮Java虚拟机 - ClassLoader源码分析(一)，本文将继续分析余下的几个方法：

defineClass
resolveClass
getResource
definePackage

2.8 defineClass

#defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
方法负责将二进制的字节码转换为 java.lang.Class
对象，源码如下：

@Deprecated
protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len)
    throws ClassFormatError
{
    return defineClass(null, b, off, len, null);
}


protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len)
    throws ClassFormatError
{
    return defineClass(name, b, off, len, null);
}


protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
                                     ProtectionDomain protectionDomain)
    throws ClassFormatError
{
    // 获取 ProtectionDomain 对象
    protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
    // 获取关联的位置
    String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
    // 调用本地方法 defineClass1 来
    Class<?> c = defineClass1(name, b, off, len, protectionDomain, source);
    // 设置类的签名者信息
    postDefineClass(c, protectionDomain);
    return c;
}


protected final Class<?> defineClass(String name, java.nio.ByteBuffer b,
                                     ProtectionDomain protectionDomain)
    throws ClassFormatError
{
    int len = b.remaining();


    // Use byte[] if not a direct ByteBufer:
    // 判断是否使用的是直接内存
    if (!b.isDirect()) {
        // 判断是否为数组
        if (b.hasArray()) {
            return defineClass(name, b.array(),
                               b.position() + b.arrayOffset(), len,
                               protectionDomain);
        } else {
            // no array, or read-only array
            byte[] tb = new byte[len];
            b.get(tb);  // get bytes out of byte buffer.
            return defineClass(name, tb, 0, len, protectionDomain);
        }
    }
    // 解析 ProtectionDomain 对象
    protectionDomain = preDefineClass(name, protectionDomain);
    // 获取类对应的位置
    String source = defineClassSourceLocation(protectionDomain);
    // 调用本地方法 defineClass2 定义类
    Class<?> c = defineClass2(name, b, b.position(), len, protectionDomain, source);
    // 设置类的签名者信息
    postDefineClass(c, protectionDomain);
    return c;
}


private native Class<?> defineClass0(String name, byte[] b, int off, int len,
                                     ProtectionDomain pd);


private native Class<?> defineClass1(String name, byte[] b, int off, int len,
                                     ProtectionDomain pd, String source);


private native Class<?> defineClass2(String name, java.nio.ByteBuffer b,
                                     int off, int len, ProtectionDomain pd,
                                     String source);

#preDefineClass(String name,ProtectionDomain pd)
方法，用于确定类的保护域，其定义如下：

private ProtectionDomain preDefineClass(String name,
                                        ProtectionDomain pd)
{
    // 检查类名是否合法
    if (!checkName(name))
        throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name);


    // Note:  Checking logic in java.lang.invoke.MemberName.checkForTypeAlias
    // relies on the fact that spoofing is impossible if a class has a name
    // of the form "java.*"
    // 判断类名是否为null或者是否以 java. 开头
    if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {
        throw new SecurityException
            ("Prohibited package name: " +
             name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));
    }
    if (pd == null) {
        pd = defaultDomain;
    }


    // 检查证书
    if (name != null) checkCerts(name, pd.getCodeSource());


    return pd;
}

#defineClassSourceLocation(ProtectionDomain pd)
方法用于获取类源文件的位置，如下：

private String defineClassSourceLocation(ProtectionDomain pd)
{
    // 获取 CodeSource 对象
    CodeSource cs = pd.getCodeSource();
    String source = null;
    if (cs != null && cs.getLocation() != null) {
        // 获取与此域关联的位置
        source = cs.getLocation().toString();
    }
    return source;
}

#postDefineClass(Class<?> c, ProtectionDomain pd)
方法，用于设置类的签名者信息，如下：

private void postDefineClass(Class<?> c, ProtectionDomain pd)
{
    if (pd.getCodeSource() != null) {
        // 获取证书集合
        Certificate certs[] = pd.getCodeSource().getCertificates();
        // 设置类的签名者
        if (certs != null)
            setSigners(c, certs);
    }
}

2.9 resolveClass

#resolveClass(Class<?> c)
方法主要是用于完成指定 Class 对象的链接，其调用的是本地方法，如下：

protected final void resolveClass(Class<?> c) {
    resolveClass0(c);
}


private native void resolveClass0(Class<?> c);

2.10 getResource

#getResource(String name)
方法，用于获取指定名称的资源，其实现如下：

public URL getResource(String name) {
    URL url;
    // 判断父类加载器是否为null
    if (parent != null) {
        // 从父类加载器中获取对应的资源
        url = parent.getResource(name);
    } else {
        // 父类加载器为null，则从启动类加载器中获取对应的资源
        url = getBootstrapResource(name);
    }
    // 若未获取到，则查找对应的资源
    if (url == null) {
        // findResource 返回null，需要子类重写
        url = findResource(name);
    }
    return url;
}

#getBootstrapResource(String name)
方法，用于从启动类加载器查找指定资源，实现如下：

private static URL getBootstrapResource(String name) {
    // 获取启动类路径 URLClassPath 对象
    URLClassPath ucp = getBootstrapClassPath();
    // 创建 Resource 对象
    Resource res = ucp.getResource(name);
    // 获取资源对应的 URL
    return res != null ? res.getURL() : null;
}


static URLClassPath getBootstrapClassPath() {
    // 获取启动类路径
    return sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath();
}

#findResource(String name)
方法，返回null，需要子类重写，定义如下：
```
protected URL findResource(String name) {
    return null;
}
```

2.11 definePackage

#definePackage()
方法，用于按照包名定义包对象 java.lang.Package
，代码如下：

protected Package definePackage(String name, String specTitle,
                                String specVersion, String specVendor,
                                String implTitle, String implVersion,
                                String implVendor, URL sealBase)
    throws IllegalArgumentException
{
    // 同步 packages 对象，它为 HashMap 类型
    synchronized (packages) {
        // 从 packages 中获取指定的 Package 对象
        Package pkg = getPackage(name);
        if (pkg != null) {
            // 若不存在，直接抛出异常
            throw new IllegalArgumentException(name);
        }
        // 新创建 Package 对象
        pkg = new Package(name, specTitle, specVersion, specVendor,
                          implTitle, implVersion, implVendor,
                          sealBase, this);
        // 将其添加到 packages 中
        packages.put(name, pkg);
        return pkg;
    }
}

#getPackage(String name)
方法，用于从 packages 中获取指定的 Package 对象，其实现如下：

protected Package getPackage(String name) {
    Package pkg;
    synchronized (packages) {
        // 获取 Package 对象
        pkg = packages.get(name);
    }
    // 若 pkg 为空
    if (pkg == null) {
        // 判断父类加载器是否为空
        if (parent != null) {
            // 父类加载器不为空，从父类加载器中获取 Package 对象
            pkg = parent.getPackage(name);
        } else {
            // 若父类加载器为空，则从已加载的系统包中获取指定的 Package 对象
            pkg = Package.getSystemPackage(name);
        }
        // 若 pkg 不为空
        if (pkg != null) {
            synchronized (packages) {
                // 再次从 packages 中获取指定的 Package 对象
                Package pkg2 = packages.get(name);
                if (pkg2 == null) {
                    // 若仍然为空，则将 pkg 加入到 packages 中
                    packages.put(name, pkg);
                } else {
                    // 否则，将 pkg2 赋值给 pkg
                    pkg = pkg2;
                }
            }
        }
    }
    return pkg;
}

#getPackages()
方法，用于获取当前 ClassLoader 和它的父类所定义的所有的 Package，其实现如下：

protected Package[] getPackages() {
    Map<String, Package> map;
    // 对 packages 对象加锁，创建 map
    synchronized (packages) {
        map = new HashMap<>(packages);
    }
    Package[] pkgs;
    // 判断父类加载器是否为空，如果不为空，直接从父类获取
    if (parent != null) {
        pkgs = parent.getPackages();
    } else {
        // 否则获取系统的Packages
        pkgs = Package.getSystemPackages();
    }
    if (pkgs != null) {
        // 遍历获取到的 packages，添加至 map中
        for (int i = 0; i < pkgs.length; i++) {
            // 获取Package的名称，如果map中不存在，则添加至map中
            String pkgName = pkgs[i].getName();
            if (map.get(pkgName) == null) {
                map.put(pkgName, pkgs[i]);
            }
        }
    }
    
    // 将 Map 对象转换为 Package[] 数组
    return map.values().toArray(new Package[map.size()]);
}

参考资料

【1】ClassLoader 源码分析

【2】Java 安全模型介绍

【3】分布式Java应用基础与实践

【4】《jdk8u源码分析》sun.misc.Launcher

java

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