クラスローダーについて

クラスローダーについて

わかる! JVM
あらかわ (@ashigeru)

本日の内容
 クラスロードの仕組み
 クラスローダーの名前空間
 リローディングの技術
 その他の話題
 アンロードの条件
 パッケージプライベート
 シリアライゼーション

2010/08/06 #jvmjvm 2

2.17.2 Loading
5 Loading, Linking, and Initializing
5.3.2 Loading Using a User-defined Class Loader

クラスロードの仕組み

2010/08/06 #jvmjvm 3

クラスローダーの作り方
1. java.lang.ClassLoaderのサブクラスを定義
2. findClass()をオーバーライド
3. クラスファイルをdefineClass()に食わせる
4. 結果のjava.lang.Classを返す

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws … {
byte[] content = …;
Class<?> aClass = defineClass(name, content, 0, content.length);
return aClass;
}
…

2010/08/06 #jvmjvm 4

ロード処理の委譲
 ロード中に他のクラスローダーを利用できる
 loadClass()は最初に委譲先からクラスを検索
 委譲先になければfindClass()を起動

2010/08/06 #jvmjvm 5

“推奨”の委譲スタイル
 すでにロード済みのクラスがあればそれを返す
 委譲先(親クラスローダー)でロード
 委譲先でロードできなければ自身でロード

2010/08/06 #jvmjvm 6

“推奨”委譲スタイルの問題
 委譲先(親)とライブラリが衝突する
 親のライブラリの内容が優先される
 パッケージ名変更で乗り切るバッドノウハウ

2010/08/06 #jvmjvm 7

現実の委譲スタイル
 某アプリケーションサーバー (PARENT_LAST)
 委譲先(親)を最後に検索する
自身のクラスローダーをまず最初に検索
親のライブラリに影響を受けにくい
 OSGi
 パッケージごとにクラスの公開/非公開を選べる
委譲しても非公開クラスはロードできない
「親の親」はデフォルトで非公開扱い
 複数の委譲先を持てる
必要なライブラリだけを選べる

2010/08/06 #jvmjvm 8

ここまでのまとめ
 java.lang.ClassLoaderを継承してカスタムクラ
スローダーを作成
 findClass()をオーバーライドする
 defineClass()にクラスファイルバイナリを渡す
 他のクラスローダーにロードを委譲できる
 通常は委譲先から順にクラスを探索

2010/08/06 #jvmjvm 9

5.3 Creation and Loading (defining loaders)
5.4.3.1 Class and Interface Resolution

クラスローダーの空間

2010/08/06 #jvmjvm 10

同じ名前のクラス
 同じ名前のクラスは単一JVM上に存在できる？
 WARなどが典型的

2010/08/06 #jvmjvm 11

定義ローダー
 同じ名前でも定義ローダーが違えば別クラス
 defineClass()を実行したローダーのこと
 Class.getClassLoader()はこれを返す

2010/08/06 #jvmjvm 12

参照先のロード
 自身の定義ローダーで参照先をロード
 下記のような依存関係は解決できない

2010/08/06 #jvmjvm 13

PARENT_LASTの挙動
 子が定義ローダーになりライブラリが共存可能
 子になければ親のライブラリを利用

2010/08/06 #jvmjvm 14

ドッペルゲンガー (1)
 PARENT_LASTでcommons-loggingを利用
 commons-loggingは親子ともに所持
 子のLogFactoryが優先される

2010/08/06 #jvmjvm 15

 commons-loggingの実装を探しにいく
 子には特別の実装が無いため次に親を探す

2010/08/06 #jvmjvm 16

 LogFactoryの実装にLog4jFactoryを利用
 Log4jFactoryの定義ローダーはCL1

2010/08/06 #jvmjvm 17

 Log4jFactoryは親のLogFactoryを継承
 定義ローダーの関係で親のものを利用する
 LogFactoryが二つ出現

2010/08/06 #jvmjvm 18

 Log4jFactoryをLogFactory(CL2)に変換失敗
 ２つのLogFactoryは完全に別物
 推奨の移譲スタイルはそれなりに意味がある

2010/08/06 #jvmjvm 19

 同じクラスでも定義ローダーが違えば別物
 ドッペルゲンガーが出現することも
 参照先のクラスは定義ローダーを使う
 PARENT_LASTなどと組み合わせると混乱する

2010/08/06 #jvmjvm 20

クラスローダーを利用した擬似的なクラスリローディング

リローディングの技術

2010/08/06 #jvmjvm 21

リローディングの技術
 JVMを立てたままクラスをリロードして即座に
変更を反映
 JUnit 3系 – GUIについてたアレ
 Seasar 2 – Hot Deploy
 他にもいろいろあると思う

2010/08/06 #jvmjvm 22

リローディングの仕組み (1)
 リローディング用のクラスローダーを子に作成
 親には利用したいクラスローダーを指定

2010/08/06 #jvmjvm 23

 親からクラスファイルのバイナリを拝借
 parent.getResourceAsStream() など

2010/08/06 #jvmjvm 24

 リローディング用のクラスローダーで定義
 親を探しに行かない
 普通はパッケージを限定する

2010/08/06 #jvmjvm 25

 リクエストごとにクラスローダーを作り直す
 リクエストごとにクラスをリロード
 クラスの更新を反映させられる

2010/08/06 #jvmjvm 26

リローディングとセッション
 セッション情報でドッペルゲンガー

2010/08/06 #jvmjvm 27

 定義ローダーを毎回捨ててリローディング
 強制的に自分が定義ローダーになるようにする
 モデルの引継ぎが意外と大変
 自作するとたいていハマる

2010/08/06 #jvmjvm 28

2.17.8 Unloading of Classes and Interfaces
5.3 Creation and Loading (runtime packages)
(Object Serialization Specification)

その他の話題

2010/08/06 #jvmjvm 29

ネタ
 アンロードの条件
 パッケージプライベート
 シリアライゼーション

2010/08/06 #jvmjvm 30

アンロードの条件 (1)
 このプログラムはどうなる？
 C0, C1, C2, …は全てロード可能とする

ClassLoader cl = new InfiniteClassLoader();
for (long i = 0; i < Long.MAX_VALUE; i++) {
cl.loadClass("C" + i);
}

2010/08/06 #jvmjvm 31

 クラスローダーがGCで回収可能になるまで、ク
ラスは一つもアンロードされない
 先ほどの例は80,000~くらいでメモリ枯渇した

 インスタンスやjava.lang.Classを保持している
とクラスローダーがGC回収可能にならない
 一つでもリークしたら全てのクラスがリーク
 共有空間でキャッシュしてたりすると大変
 ライフサイクルの管理が重要になる

2010/08/06 #jvmjvm 32

 クラスをアンロードさせたい場合には定期的に
クラスローダーを捨てる
 キャッシュするならライフサイクルに注意
特に共有空間に漏れないように
 動的クラス生成を行うフレームワークは要注意
アスペクトウィービング
スクリプト言語のJITコンパイラ
 ただし、アンロードは「最適化」という扱い
 メモリ効率の向上
 アンロード自体に対応していない可能性も

2010/08/06 #jvmjvm 33

 2,000,000クラスまで確認 (飽きた)
 クラスローダーを毎回捨てている

for (long i = 0; i < Long.MAX_VALUE; i++) {
cl.loadClass("C" + i);
}

2010/08/06 #jvmjvm 34

パッケージプライベート (1)
 パッケージプライベートのアクセス制御は？
package a;
public class Hoge {
/*package*/ int foo() {
return 100;
}
}

package a;
public class HogeTest {
@Test
public void about_package() {
Hoge hoge = new Hoge();
assertThat(hoge.foo(), is(100));
}
}

2010/08/06 #jvmjvm 35

パッケージプライベート (2)
 同じパッケージで別のクラスローダー
 OSGi環境でのテストでよくやる

2010/08/06 #jvmjvm 36

実行時パッケージ
 実行時パッケージごとにプライベート
 クラスの定義ローダーごとに別パッケージ扱い
 先ほどの例は “IllegalAccessError”

2010/08/06 #jvmjvm 37

シリアライゼーション
 ObjectInputStreamが使うクラスローダーは？

2010/08/06 #jvmjvm 38

ObjectInputStream (1)
 一番近いユーザー定義クラスローダーを利用
 コールスタック上のクラスの定義ローダー
 この例ではBarのCL1を利用してデシリアライズ

2010/08/06 #jvmjvm 39

 親ローダーにシリアライゼーションフレームワ
ークを置いても使いにくい
 フレームワーククラスの定義ローダーを常に利用
 ObjectInputStreamにはクラスローダーを指定
できない
 以下のメソッドを上書きすれば対応は可能
 resolveClass
 resolveProxy

2010/08/06 #jvmjvm 40

 以下の組み合わせは怪しい
 カスタムクラスローダー
 オブジェクト永続化 (XML, JSON等も含む)

 OSGi + Object DBは個人的に鬼門
 どのクラスローダーでロードすれば？
 クラスローダーをまたいでネストしたモデルは？
 あまりいい思い出がない

2010/08/06 #jvmjvm 41

参考文献
 Java仮想マシン仕様第2版
 ISBN: 4-89471-356-X
 Java言語仕様第3版
 ISBN: 4-89471-715-8
 JSR 202: Java Class File Specification Update
 http://jcp.org/en/jsr/summary?id=202
 “オブジェクト直列化形式”
 http://java.sun.com/javase/ja/6/docs/ja/techno
tes/guides/serialization/

2010/08/06 #jvmjvm 42

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