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如何在Java中使用ClassLoader載入類、文件和web資源等各種資源

編輯:關於JAVA

ClassLoader主要對類的請求提供服務,當JVM需要某類時,它根據名稱向ClassLoader要求這個類,然後由ClassLoader返回這個類的class對象。

ClassLoader負責載入系統的所有資源(Class,文件,圖片,來自網絡的字節流等),通過ClassLoader從而將資源載入JVM 中。每個class都有一個引用,指向自己的ClassLoader。

1. 獲得ClassLoader的幾種方法

可以通過如下3種方法得到ClassLoader :

this.getClass.getClassLoader();  // 使用當前類的ClassLoader   
      
Thread.currentThread().getContextClassLoader();  // 使用當前線程的ClassLoader   
      
ClassLoader.getSystemClassLoader();  // 使用系統ClassLoader,即系統的入口點所使用的ClassLoader。

注:system ClassLoader與根ClassLoader並不一樣。JVM下system ClassLoader通常為App ClassLoader。

2. 用ClassLoader載入資源的幾種方法

所有資源都通過ClassLoader載入到JVM裡,那麼在載入資源時當然可以使用ClassLoader,只是對於不同的資源還可以使用一些別的方式載入,例如對於類可以直接new,對於文件可以直接做IO等。

2.1 類的載入方式

假設有類A和類B,A在其方法裡需要實例化B,載入類可能的方法有3種。對於載入類的情況,用戶需要知道B類的完整名字(包括包名,例如"com.alexia.B")

1. 使用Class靜態方法 Class.forName

Class cls = Class.forName("com.alexia.B");  
 B b = (B)cls.newInstance();

2. 使用ClassLoader  

/* Step 1. Get ClassLoader */  
ClassLoader cl = this.getClass.getClassLoader();;  // 如何獲得ClassLoader參考1  
      
/* Step 2. Load the class */  
Class cls = cl.loadClass("com.alexia.B"); // 使用第一步得到的ClassLoader來載入B  
         
/* Step 3. new instance */
B b = (B)cls.newInstance(); // 有B的類得到一個B的實例

3. 直接new

B b = new B();

注:有人心裡可能會想,對於類的載入方式我們都會選擇最簡單的第3種方式,前兩種方式完全是多余。

實則不然,直接new的方式也是有局限的,舉個最簡單的例子:Java中有包名的類怎麼引用默認包中的類?當然說這個是因為有包名的類不能直接用new引用默認包中的類,那麼怎麼辦呢?答案是使用反射機制,即使用第一種方式來加載類(具體請看這裡)。而且,用new()和用newInstance()創建類的實例是不同的,主要區別簡單描述如下:

從JVM的角度看,我們使用關鍵字new創建一個類的時候,這個類可以沒有被加載。但是使用newInstance()方法的時候,就必須保證:

(1)這個類已經加載;

(2)這個類已經鏈接了(即為靜態域分配存儲空間,並且如果必須的話將解析這個類創建的對其他類的所有引用)。而完成上面兩個步驟的正是Class的靜態方法forName()所完成的,這個靜態方法調用了啟動類加載器,即加載javaAPI的那個加載器。

可以看出,newInstance()實際上是把new這個方式分解為兩步,即首先調用Class加載方法加載某個類,然後實例化。這樣分步的好處是顯而易見的。我們可以在調用class的靜態加載方法forName時獲得更好的靈活性,提供給了一種降耦的手段。

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2.2 文件的載入方式(例如配置文件等)

假設在com.alexia.A類裡想讀取文件夾 /com/alexia/config 裡的文件sys.properties,讀取文件可以通過絕對路徑或相對路徑,絕對路徑很簡單,在Windows下以盤號開始,在Unix下以"/"開始。對於相對路徑,其相對值是相對於ClassLoader的,因為ClassLoader是一棵樹,所以這個相對路徑和ClassLoader樹上的任何一個ClassLoader相對比較後可以找到文件,那麼文件就可以找到。文件有以下三種加載方式:
1. 直接用IO流讀取

/** 
 * 假設當前位置是 "C:/test",通過執行如下命令來運行A "java com.aleixa.A" 
 * 1. 在程序裡可以使用絕對路徑,Windows下的絕對路徑以盤號開始,Unix下以"/"開始 
 * 2. 也可以使用相對路徑,相對路徑前面沒有"/" 
 * 因為我們在 "C:/test" 目錄下執行程序,程序入口點是"C:/test",相對路徑就 
 * 是 "com/alexia/config/sys.properties" 
 * (例子中,當前程序的ClassLoader是App ClassLoader,system ClassLoader = 當前的 
 * 程序的ClassLoader,入口點是"C:/test") 
 * 對於ClassLoader樹,如果文件在jdk lib下,或在jdk lib/ext下,或在環境變量裡, 
 * 都可以通過相對路徑"sys.properties"找到,lib下的文件最先被找到 
 */
File f = new File("C:/test/com/aleixa/config/sys.properties"); // 使用絕對路徑  
//File f = new File("com/alexia/config/sys.properties"); // 使用相對路徑  
InputStream is = new FileInputStream(f);

2. 使用ClassLoader

/** 
 * 因為有3種方法得到ClassLoader,對應有如下3種ClassLoader方法讀取文件 
 * 使用的路徑是相對於這個ClassLoader的那個點的相對路徑,此處只能使用相對路徑 
 */
InputStream is = null;  
is = this.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(  
       "com/alexia/config/sys.properties"); //方法1  
//is = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResourceAsStream(  
       "com/alexia/config/sys.properties"); //方法2  
//is = ClassLoader.getSystemResourceAsStream("com/alexia/config/sys.properties"); //方法3

3. 使用ResourceBundle

ResourceBundle bundle = ResourceBundle.getBoundle("com.alexia.config.sys");

這種用法通常用來載入用戶的配置文件,關於ResourceBunlde更詳細的用法請參考其他文檔。

注:如果是屬性配置文件,也可以通過java.util.Properties.load(is)將內容讀到Properties裡,Properties默認認為is的編碼是ISO-8859-1,如果配置文件是非英文的,可能出現亂碼問題。

總結:有如下3種途徑來載入文件

1. 絕對路徑 ---> IO

2. 相對路徑 ---> IO

           ---> ClassLoader

3. 資源捆綁 ---> ResourceBundle

2.3 web資源的載入方式

在web應用裡當然也可以使用ClassLoader來載入資源,但更常用的情況是使用ServletContext,如下是web目錄結構

ContextRoot

|- JSP、HTML、Image等各種文件

|- [WEB-INF]

   |- web.xml

   |- [lib] Web用到的JAR文件

     |- [classes] 類文件

用戶程序通常在classes目錄下,如果想讀取classes目錄裡的文件,可以使用ClassLoader,如果想讀取其他的文件,一般使用ServletContext.getResource()。

如果使用ServletContext.getResource(path)方法,路徑必須以"/"開始,路徑被解釋成相對於ContextRoot的路徑,此處載入文件的方法和ClassLoader不同,舉例"/WEB-INF/web.xml","/download/WebExAgent.rar"

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