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[置顶] java能不能自己写一个类叫java.lang.System/String正确答案

来源：程序员人生发布时间：2015-02-13 08:31:38 阅读次数：5137次

最近学习了下java类加载相干的知识。然后看到网上有1道面试题是

能不能自己写个类叫java.lang.System？

网上提供的答案：通常不可以，但可以采取另类方法到达这个需求。所谓的另类方法指自己写个类加载器来加载java.lang.System到达目的。

首先表明下我的观点。上述答案完全是误导读者，是不正确的答案。我就疑惑了网上怎样把这类完全不正确的搜索结果排在前面，而且几近搜到的都是这类不正确的答案。可能很多不明真相的朋友就这么被误导了，所以还是希望大家对网上的内容先持怀疑态度为好。下面详细说明为何。

首先，摘抄网上毛病答案的详细解释

“为了不让我们写System类，类加载采取拜托机制，这样可以保证爸爸们优先，爸爸们能找到的类，儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的，就算自己重写，也总是使用Java系统提供的System，自己写的System类根本没有机会得到加载。
但是，我们可以自己定义1个类加载器来到达这个目的，为了不双亲拜托机制，这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的3个类加载器都加载特定目录下的类，如果我们自己的类加载器放在1个特殊的目录，那末系统的加载器就没法加载，也就是终究还是由我们自己的加载器加载。”

然后，说明下上面解释中提到的1些概念

类加载器可分为两类：1是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)，是C++实现的，是JVM的1部份；另外一种是其它的类加载器，是Java实现的，独立于JVM，全部都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。jdk自带了3种类加载器，分别是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），扩大类加载器（Extension ClassLoader），利用程序类加载器（Application ClassLoader）。后两种加载器是继承自抽象类java.lang.ClassLoader。关于这3种加载器各自的作用这里不做详细说明，有兴趣的可以自己了解下。

类加载器是有层次的

1般是：自定义类加载器 >> 利用程序类加载器 >> 扩大类加载器 >> 启动类加载器

上面的层次关系被称为双亲委派模型(Parents Delegation Model)。除最顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都有对应的父类加载器。

再简单说下双亲拜托机制：如果1个类加载器收到了类加载的要求，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把这个要求委派给父类加载器，每个层次的类加载器都是加此，因此所有的加载要求终究到达顶层的启动类加载器，只有当父类加载器反馈自己没法完成加载要求时（指它的搜索范围没有找到所需的类），子类加载器才会尝试自己去加载。

再回去看下解释内容，我相信前面的部份大家应当很看懂了，也没甚么大问题。最后的如果部份“如果我们自己的类加载器放在1个特殊的目录，那末系统的加载器就没法加载，也就是终究还是由我们自己的加载器加载。” 我就不明白所以了，逻辑完全不通。我想它的本意多是，将自己的java.lang.System类放置在特殊目录，然后系统自带的加载器没法加载，这样终究还是由我们自己的加载器加载（由于我们自己的加载器知道其所在的特殊目录）。这类说法好像逻辑上没有问题，那末我们就来实验下了。

代码验证

测试类结构及内容以下：

public class MyClassLoader extends ClassLoader{ public MyClassLoader() { super(null); } @Override public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { try{ String className = null; if(name.startsWith("java.lang")){ className = "/" + name.replace('.', '/') + ".class"; }else{ className = name.substring(name.lastIndexOf('.') + 1) + ".class"; } System.out.println(className); InputStream is = getClass().getResourceAsStream(className); System.out.println(is); if(is == null) return super.loadClass(name); byte[] b = new byte[is.available()]; is.read(b); return defineClass(name, b, 0, b.length); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); throw new ClassNotFoundException(); } } }

public class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException { ClassLoader myLoader = new MyClassLoader(); Object obj = myLoader.loadClass("java.lang.Math").newInstance(); System.out.println(obj); } }

public final class Math { public static void main(String[] args) { System.out.println("hello world"); } }

public class MyMath { public static void main(String[] args) { System.out.println("hello world"); } }

上面的测试代码没用自定义java.lang.System类，由于测试代码用到了JDK自带的System类进行输出打印，会冲突，所以改用为自定义的java.lang.Math类。如果自定义的Math类能加载，那末自定义的System类一样能加载。

我们先直接运行下Math类，输出以下：

java.lang.NoSuchMethodError: main
Exception in thread "main"

提示Math类没有main方法。首先大家要明白1个概念，当类首次主动使用时，必须进行类的加载，这部份工作是由类加载器来完成的。根据双亲拜托原则，Math类首先由启动类加载器去尝试加载，很明显，它找到rt.jar中的java.lang.Math类并加载进内存（其实不会加载我们自定义的Math类），然后履行main方法时，发现不存在该方法，所以报方法不存在毛病。也就是说，默许情况下JVM不会加载我们自定义的Math类。

再直接运行MyMath类，输出以下：

java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
at java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:479)
at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:625)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)
at java.security.SecureClassLoader.defineClass(SecureClassLoader.java:141)
at java.net.URLClassLoader.defineClass(URLClassLoader.java:283)
at java.net.URLClassLoader.access$000(URLClassLoader.java:58)
at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:197)
at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:190)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:306)
at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:301)
at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:247)
Exception in thread "main"

注意红色部份的内容。由堆栈异常信息可知道，当利用程序类加载器类（AppClassLoader）尝试加载MyMath类时，ClassLoader.java的479行抛出了SecurityException

制止使用包名：java.lang。

直接查看抽象类java.lang.ClassLoader的preDefineClass方法代码，摘抄以下：

private ProtectionDomain preDefineClass(String name, ProtectionDomain protectionDomain) { if (!checkName(name)) throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name); if ((name != null) && name.startsWith("java.")) { throw new SecurityException("Prohibited package name: " + name.substring(0, name.lastIndexOf('.'))); } if (protectionDomain == null) { protectionDomain = getDefaultDomain(); } if (name != null) checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource()); return protectionDomain; }

可以看到如果加载的类全名称以“java.”开头时，将会抛出SecurityException，这也是为何直接履行MyMath类会出现SecurityException。

照这样，我们自定义的类加载器必须继承自ClassLoader，其loadClass()方法里调用了父类的defineClass()方法，并终究调到preDefineClass()方法，因此我们自定义的类加载器也是不能加载以“java.”开头的java类的。我们继续运行下ClassLoaderTest类，输出以下：

/java/lang/Math.class
sun.net.www.protocol.jar.JarURLConnection$JarURLInputStream@a981ca
java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
at java.lang.ClassLoader.preDefineClass(ClassLoader.java:479)
at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:625)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:465)
at com.tq.MyClassLoader.loadClass(MyClassLoader.java:28)
at com.tq.ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:8)
Exception in thread "main" java.lang.ClassNotFoundException
at com.tq.MyClassLoader.loadClass(MyClassLoader.java:31)
at com.tq.ClassLoaderTest.main(ClassLoaderTest.java:8)