在 Java 的反射中,Class.forName 和 ClassLoader 的区别

前言

最近在面试过程中有被问到,在Java反射中Class.forName()加载类和使用ClassLoader加载类的区别。当时没有想出来后来自己研究了一下就写下来记录一下。

解释

在java中Class.forName()和ClassLoader都可以对类进行加载。ClassLoader就是遵循双亲委派模型最终调用启动类加载器的类加载器,实现的功能是“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”,获取到二进制流后放到JVM中。Class.forName()方法实际上也是调用的CLassLoader来实现的。

Class.forName(String className);这个方法的源码是

@CallerSensitive
    public static Class<?> forName(String className)
                throws ClassNotFoundException {
        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
        return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
    }

最后调用的方法是forName0这个方法,在这个forName0方法中的第二个参数被默认设置为了true,这个参数代表是否对加载的类进行初始化,设置为true时会类进行初始化,代表会执行类中的静态代码块,以及对静态变量的赋值等操作。

也可以调用Class.forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader)方法来手动选择在加载类的时候是否要对类进行初始化。Class.forName(String name, boolean initialize,ClassLoader loader)的源码如下:

/* @param name       fully qualified name of the desired class
     * @param initialize if {@code true} the class will be initialized.
     *                   See Section 12.4 of <em>The Java Language Specification</em>.
     * @param loader     class loader from which the class must be loaded
     * @return           class object representing the desired class
     *
     * @exception LinkageError if the linkage fails
     * @exception ExceptionInInitializerError if the initialization provoked
     *            by this method fails
     * @exception ClassNotFoundException if the class cannot be located by
     *            the specified class loader
     *
     * @see       java.lang.Class#forName(String)
     * @see       java.lang.ClassLoader
     * @since     1.2
     */
    @CallerSensitive
    public static Class<?> forName(String name, boolean initialize,
                                   ClassLoader loader)
        throws ClassNotFoundException
    {
        Class<?> caller = null;
        SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
        if (sm != null) {
            // Reflective call to get caller class is only needed if a security manager
            // is present.  Avoid the overhead of making this call otherwise.
            caller = Reflection.getCallerClass();
            if (sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(loader)) {
                ClassLoader ccl = ClassLoader.getClassLoader(caller);
                if (!sun.misc.VM.isSystemDomainLoader(ccl)) {
                    sm.checkPermission(
                        SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
                }
            }
        }
        return forName0(name, initialize, loader, caller);
    }

源码中的注释只摘取了一部分,其中对参数initialize的描述是:if {@code true} the class will be initialized.意思就是说:如果参数为true,则加载的类将会被初始化。

举例

下面还是举例来说明结果吧:

一个含有静态代码块、静态变量、赋值给静态变量的静态方法的类

public class ClassForName {

    //静态代码块
    static {
        System.out.println("执行了静态代码块");
    }
    //静态变量
    private static String staticFiled = staticMethod();

    //赋值静态变量的静态方法
    public static String staticMethod(){
        System.out.println("执行了静态方法");
        return "给静态字段赋值了";
    }
}

测试方法:

public class MyTest {
    @Test
    public void test44(){

        try {
            Class.forName("com.test.mytest.ClassForName");
            System.out.println("#########分割符(上面是Class.forName的加载过程,下面是ClassLoader的加载过程)##########");
            ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.test.mytest.ClassForName");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

运行结果:

执行了静态代码块
执行了静态方法
#########分割符(上面是Class.forName的加载过程,下面是ClassLoader的加载过程)##########

根据运行结果得出Class.forName加载类是将类进了初始化,而ClassLoader的loadClass并没有对类进行初始化,只是把类加载到了虚拟机中。

应用场景

在我们熟悉的Spring框架中的IOC的实现就是使用的ClassLoader。

而在我们使用JDBC时通常是使用Class.forName()方法来加载数据库连接驱动。这是因为在JDBC规范中明确要求Driver(数据库驱动)类必须向DriverManager注册自己。

以MySQL的驱动为例解释:

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {  
    // ~ Static fields/initializers  
    // ---------------------------------------------  
  
    //  
    // Register ourselves with the DriverManager  
    //  
    static {  
        try {  
            java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());  
        } catch (SQLException E) {  
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");  
        }  
    }  
  
    // ~ Constructors  
    // -----------------------------------------------------------  
  
    /** 
     * Construct a new driver and register it with DriverManager 
     *  
     * @throws SQLException 
     *             if a database error occurs. 
     */  
    public Driver() throws SQLException {  
        // Required for Class.forName().newInstance()  
    }  
}

我们看到Driver注册到DriverManager中的操作写在了静态代码块中,这就是为什么在写JDBC时使用Class.forName()的原因了。

好了,今天就写到这了,最近在面试,遇到了很多问题,也学习了不少,虽然很累,但是也让人成长了不少,毕竟面试就是一个脱皮的过程,会遇到各种企业各种面试官各种问题,各种场景。给自己加油吧,找一个最少能让自己干个几年的公司,别总是让我遇到工作了没多久公司就垮掉的这种就行了。要不我也很无奈啊。



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3 条评论

  1. 高岩 说道:

    请问这句话
    最后调用的方法是forName0这个方法,在这个forName0方法中的第二个参数被默认设置为了true,这个参数代表是否对加载的类进行初始化,设置为true时会类进行初始化,代表会执行类中的静态代码块,以及对静态变量的赋值等操作。
    这个值难道是跳过类加载第二步链接中的初始化步骤么?
    但是我自己测试的时候设置这个参数为false的时候,静态的变量也完成了赋值操作啊,和值为true没有区别啊
    public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    System.out.println(“initialize…”);
    Class c = Class.forName(“TestStatic”, false, Test.class.getClassLoader());
    System.out.println(“1. i = ” + TestStatic.i);
    System.out.println(“instance…”);
    System.out.println(“2. i = ” + TestStatic.i);
    Object obj = c.newInstance();
    System.out.println(“end …”);
    }
    }
    public class TestStatic {
    static int i = 9;
    static {
    System.out.println(“*******************”);
    }
    }
    结果 1和2两处的i值都为9呢,如果跳过初始化步骤那么在链接的准备阶段应该会给i赋值int类型的默认值0的吧,所以1处应该是0,2处是9。请问这个是什么原因呢?

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    • 高岩 说道:

      System.out.println(“2. i = ” + TestStatic.i);
      Object obj = c.newInstance();
      这两句顺序反了,不过结果还是一样的,都为9,

      Thumb up 1 Thumb down 0

    • shuochen大神 说道:

      下午比较闲,给你详细解释一下吧:
      首先,文章内容大致是对的,不要怀疑。
      接着,来看你代码的问题: i确实是被初始化了,但不是在Class.forName(“TestStatic”, false, Test.class.getClassLoader())这段代码,而是在System.out.println(“1. i = ” + TestStatic.i);这行被初始化的。
      这是因为: Class.forName第二个参数是false, TestStatic只是被加载,确实没有被初始化; 当代码调用到TestStatic.i的时候,虚拟机发现TestStatic还没初始化,所以自己做了初始化操作。
      你都要用到TestStatic.i了,虚拟机还能不给TestStatic做初始化?

      最后,完善一下例子:
      public class TestStatic {
      public static int i = initI();
      private static int initI() {
      System.out.println(“i 被初始化”);
      return 9;
      }
      }

      public class Test {
      public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
      System.out.println(“加载TestStatic”);
      Class.forName(“load.TestStatic”, false, Test.class.getClassLoader());
      System.out.println(“加载完TestStatic”);
      System.out.println(TestStatic.i);
      }
      }

      输出:
      加载TestStatic
      加载完TestStatic
      x 被初始化
      9

      这个x, 是在加载完TestStatic,执行TestStatic.i前才被初始化的

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