揭秘 Java 类加载器：如何将单例类实例化两次

后端

2023-10-20 21:16:53

前言：认识 Java 类加载器

Java 类加载器负责将 Java 类文件加载到 Java 虚拟机 (JVM) 中，以便 JVM 可以执行这些类。类加载器可以从文件系统、网络或其他来源加载类文件。

Java 类加载器的工作机制如下：

当 Java 虚拟机需要加载一个类时，它会首先检查该类是否已经加载过。
如果该类没有加载过，JVM 会创建一个新的类加载器来加载该类。
类加载器会从指定的位置加载类文件。
类加载器会将类文件解析成字节码，并将其存储在 JVM 的内存中。
JVM 会将字节码解释成机器码，并执行该类。

案例：挑战单例模式

在 Java 中，单例模式是一种设计模式，它确保一个类只有一个实例。单例模式通常用于创建全局对象，例如数据库连接池、缓存等。

然而，在某些情况下，我们可能需要实例化一个单例类两次。例如，我们可能需要在不同的线程中使用同一个单例类，或者我们可能需要在不同的类加载器中使用同一个单例类。

解决方案：利用类加载器绕过限制

为了实例化一个单例类两次，我们可以利用 Java 类加载器的特性。我们可以使用不同的类加载器来加载同一个类，这样就可以创建两个不同的类实例。

以下代码演示了如何使用不同的类加载器来实例化同一个单例类两次：

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用系统类加载器加载 Singleton 类
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();

        // 使用自定义类加载器加载 Singleton 类
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
        Class<?> singletonClass = classLoader.loadClass("Singleton");
        Singleton instance2 = (Singleton) singletonClass.newInstance();

        // 检查两个实例是否相同
        System.out.println(instance1 == instance2); // false
    }
}

class MyClassLoader extends ClassLoader {

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // 从指定的文件中加载类文件
        byte[] classData = Files.readAllBytes(Paths.get("Singleton.class"));

        // 将类文件解析成字节码
        Class<?> clazz = defineClass(name, classData, 0, classData.length);

        return clazz;
    }
}