Ниже мы подробно рассмотрим весь этот механизм и решим с его помощью практическую задачу – динамическую подгрузку изменившихся версий .class-файлов без перезапуска главной Java-программы. В процессе решения этой задачи мы увидим, как поразительным образом изменится поведение, казалось бы, четко стандартизованных конструкций языка Java. С помощью довольно простого Java-кода мы изменим сам язык Java, адаптируя его к новым возможностям, которые обеспечиваются нашим вариантом класса ClassLoader.

Как Java загружает классы

Основной способ работы с классом ClassLoader – это реализация наследников от него. Прежде чем переходить к рассмотрению этой техники, мы немного поговорим о том, как Java использует загрузчики классов.

Как уже было сказано, в системе всегда существует по крайней мере один готовый наследник ClassLoader – системный загрузчик. Его всегда можно получить с помощью вызова ClassLoader.getSystemClassLoader() – статического метода класса ClassLoader, объявленного следующим образом:

public static ClassLoader getSystemClassLoader()

Когда вы запускаете приложение Java с помощью стандартной команды:

java Имя_главного_класса

виртуальная машина Java первым делом создает системный загрузчик, загружает с его помощью .class-файла вашего главного класса и вызывает статический метод вашего класса, соответствующий объявлению:

public static void main(String[] argv)

(или же сообщает об ошибке, не обнаружив такого метода).

Java – язык с отложенной загрузкой кода. Первоначально загружается только один класс – тот, который передан в качестве параметра утилите «java»[1]. Как только код этого класса обращается к какому-то другому классу (любым способом: вызовом конструктора, обращением к статическому методу или полю), загружается другой класс. По мере выполнения кода, загружаются всё новые и новые классы. Ни один класс не загружается до тех пор, пока в нем не возникнет реальная потребность. (Такое поведение заложено в стандартный системный загрузчик.)

Главный класс приложения всегда загружается системным загрузчиком. А какие загрузчики будут использоваться для загрузки всех прочих классов?

В Java поддерживается понятие «текущего» загрузчика классов. Текущий загрузчик – это тот загрузчик классов (экземпляр некоторого наследника ClassLoader), который загрузил класс, код которого исполняется в данный момент. Каждый класс «помнит» загрузивший его загрузчик. Загрузчик, загрузивший некоторый класс, всегда можно узнать, вызвав метод getClassLoader:

public ClassLoader getClassLoader()

у объекта типа Class, соответствующего данному классу. Например, если мы находимся внутри некоторого метода класса MyClass, то вызов MyClass.class.getClassLoader() вернет ссылку на загрузчик, загрузивший этот класс, т.е. загрузивший тот самый байт-код, который выполняет вызов «MyClass.class.getClassLoader()».