java同时引用不同版本同一个jar包

前言

对接不同公司时，由于用到了bouncycastle进行签名，都是其他公司封装好的jar包或方法依赖了bouncycastle系列的包，由于各种原因必须同时使用不同版本的包。

直接引用会报类重复加载的问题，由于java类加载使用双亲委派模型，同一个包名类名必定是同一个类加载器加载。java是当类名包名相同且类加载器相同时认为是同一个类，想要同时使用不同版本jar包只能通过自定义类加载器，破坏双亲委派模型来实现。

一、Java类加载的过程

Java代码从编码完成到运行，包含两个步骤：

编译：把写好的java文件通过javac命令编译成字节码（.class文件）。
运行：把字节码文件交给JVM执行。

类加载的过程就是JVM把.class文件中类信息加载进内存，并解析生成class对象的过程。这个过程主要为3步：加载、链接、初始化，而链接可以分为3小步：验证、准备、解析，每个过程主要过程如下：

加载：把各个来源的的class字节码文件通过不同类加载器载入内存。
验证：保证加载进来的字节流符合虚拟机规范，不会造成安全规范。验证包括对于文件格式的验证，比如常量中是否有不被支持的常量？文件中是否有不规范的或者附加的其他信息？对于元数据的验证，比如该类是否继承了被final修饰的类？类中的字段，方法是否与父类冲突？是否出现了不合理的重载；对于字节码的验证，保证程序语义的合理性，比如要保证类型转换的合理性。对于符号引用的验证，比如校验符号引用中通过全限定名是否能够找到对应的类？校验符号引用中的访问性（private，public等）是否可被当前类访问？
准备：为变量分配内存，并且赋予初值，初值不是代码中的初始化的值而是根据不同变量设置默认值，其中引用类型为null。
解析：常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。例如调用hello()方法，替换为方法的内存地址。
初始化：对static修饰的变量或语句进行初始化。

二、类加载器

BootstrapClassLoader：启动类加载器，负责加载jre/lib/re.jar中的所有class。
ExtensionClassLoader：标准扩展类加载器，负责加载jre/lib/ext中的所有class。
AppClassLoader：系统类加载器，负责加载classpath中指定的jar包和目录中的class。
CustomClassLoader：自定义类加载器。

三、双亲委派模型

双亲并没有特殊的含义，只是层级关系的称呼方式（女拳警告！）层级关系并不是继承的关系，而是组合，每个类加载器都有parent字段来定义上级。

java为了保证类只加载一次，类加载器加载类时，首先检查是否加载过，查不到就委派给上级，直到顶级的类加载器没有查到就加载。当加载的时候该顶级类会尝试加载，如果加载不了再交给下级加载。这样可以保证每个类在类加载器中只会加载一次。

下面是类加载器接口ClassLoader

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException
{synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// First, check if the class has already been loadedClass<?> c = findLoadedClass(name); //查询是否加载过if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false); //没有加载过而且有上级就委派给上级} else {c = findBootstrapClassOrNull(name); //没有上级就交给顶级类加载器}} catch (ClassNotFoundException e) {// ClassNotFoundException thrown if class not found// from the non-null parent class loader}if (c == null) {// If still not found, then invoke findClass in order// to find the class.long t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);// this is the defining class loader; record the statssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}
}

自定义类加载器

自定义类加载器参考：https://blog.csdn.net/u011943534/article/details/89204709

package cn.gq.jdsk;import java.io.*;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.jar.JarEntry;
import java.util.jar.JarFile;/*** @author chiangtaol* @date 2021-10-19* @describe*/
/*** 提供Jar隔离的加载机制，会把传入的路径、及其子路径、以及路径中的jar文件加入到class path。* 破坏双亲委派机制，改为逆向* */
public class JarLoader extends URLClassLoader {private static ThreadLocal<URL[]> threadLocal = new ThreadLocal<>();private URL[] allUrl;public JarLoader(String[] paths) {this(paths, JarLoader.class.getClassLoader());}public JarLoader(String[] paths, ClassLoader parent) {super(getURLs(paths), parent);//暂时先这样allUrl = threadLocal.get();}private static URL[] getURLs(String[] paths) {if (null == paths || 0 == paths.length) {throw new RuntimeException("jar包路径不能为空.");}List<String> dirs = new ArrayList<String>();for (String path : paths) {dirs.add(path);JarLoader.collectDirs(path, dirs);}List<URL> urls = new ArrayList<URL>();for (String path : dirs) {urls.addAll(doGetURLs(path));}URL[] urls1 = urls.toArray(new URL[0]);threadLocal.set(urls1);return urls1;}private static void collectDirs(String path, List<String> collector) {if (null == path || "".equalsIgnoreCase(path)) {return;}File current = new File(path);if (!current.exists() || !current.isDirectory()) {return;}for (File child : current.listFiles()) {if (!child.isDirectory()) {continue;}collector.add(child.getAbsolutePath());collectDirs(child.getAbsolutePath(), collector);}}private static List<URL> doGetURLs(final String path) {if (null == path || "".equalsIgnoreCase(path)) {throw new RuntimeException("jar包路径不能为空.");}File jarPath = new File(path);if (!jarPath.exists() || !jarPath.isDirectory()) {throw new RuntimeException("jar包路径必须存在且为目录.");}/* set filter */FileFilter jarFilter = new FileFilter() {@Overridepublic boolean accept(File pathname) {return pathname.getName().endsWith(".jar");}};/* iterate all jar */File[] allJars = new File(path).listFiles(jarFilter);List<URL> jarURLs = new ArrayList<URL>(allJars.length);for (int i = 0; i < allJars.length; i++) {try {jarURLs.add(allJars[i].toURI().toURL());} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("系统加载jar包出错", e);}}return jarURLs;}//破坏双亲委派模型,采用逆向双亲委派@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {if (allUrl != null) {String classPath = name.replace(".", "/");classPath = classPath.concat(".class");for (URL url : allUrl) {byte[] data = null;ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();InputStream is = null;try {File file = new File(url.toURI());if (file != null && file.exists()) {JarFile jarFile = new JarFile(file);if (jarFile != null) {JarEntry jarEntry = jarFile.getJarEntry(classPath);if (jarEntry != null) {is = jarFile.getInputStream(jarEntry);int c = 0;while (-1 != (c = is.read())) {baos.write(c);}data = baos.toByteArray();return this.defineClass(name, data, 0, data.length);}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (is != null) {is.close();}baos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}return super.loadClass(name);}}

package cn.gq.jdsk;/*** @author chiangtaol* @date 2021-10-19* @describe*/
/**** 为避免jar冲突，比如hbase可能有多个版本的读写依赖jar包* 就需要脱离当前classLoader去加载这些jar包，执行完成后，又退回到原来classLoader上继续执行接下来的代码*/
public final class ClassLoaderSwapper {private ClassLoader storeClassLoader = null;private ClassLoaderSwapper() {}public static ClassLoaderSwapper newCurrentThreadClassLoaderSwapper() {return new ClassLoaderSwapper();}/*** 保存当前classLoader，并将当前线程的classLoader设置为所给classLoader** @param* @return*/public ClassLoader setCurrentThreadClassLoader(ClassLoader classLoader) {this.storeClassLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);return this.storeClassLoader;}/*** 将当前线程的类加载器设置为保存的类加载* @return*/public ClassLoader restoreCurrentThreadClassLoader() {ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.storeClassLoader);return classLoader;}
}

测试代码如下

@Test
public void classloader() throws Exception{String jar1 = "/Users/chiangtaol/Downloads/test/jd/jar1"; //自己定义的测试jar包，不同版本打印内容不同String jar2 = "/Users/chiangtaol/Downloads/test/jd/jar2";JarLoader jarLoader = new JarLoader(new String[]{jar1});ClassLoaderSwapper classLoaderSwapper = ClassLoaderSwapper.newCurrentThreadClassLoaderSwapper();classLoaderSwapper.setCurrentThreadClassLoader(jarLoader);Class<?> aClass = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("cn.tnt.bean.TestClass");classLoaderSwapper.restoreCurrentThreadClassLoader();Object o = aClass.newInstance();Method isEmptyMethod = aClass.getDeclaredMethod("hello");Object invoke = isEmptyMethod.invoke(o);System.out.println(invoke);JarLoader jarLoader2 = new JarLoader(new String[]{jar2});ClassLoaderSwapper classLoaderSwapper2 = ClassLoaderSwapper.newCurrentThreadClassLoaderSwapper();classLoaderSwapper2.setCurrentThreadClassLoader(jarLoader2);Class<?> aClass2 = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass("cn.tnt.bean.TestClass");classLoaderSwapper.restoreCurrentThreadClassLoader();Object o2 = aClass2.newInstance();Method isEmptyMethod2 = aClass2.getDeclaredMethod("hello");Object invoke2 = isEmptyMethod2.invoke(o2);System.out.println(invoke2);
}

/*** @author chiangtaol* @date 2021-10-20* @describe*/
public class TestClass {public String hello(){return SoutUtil.sout();}
}//为了测试引用是否会加载正确，分为两个类打印
/*** @author chiangtaol* @date 2021-10-20* @describe*/
public class SoutUtil {public static String sout(){System.out.println("这是jar包33333");return "333";}
}

结果如下：

这是jar包1111111
111
这是jar包22222
222

自定义的类主要针对必须同时引用两个不同版本的同名jar包时的问题解决思路。