摘要：
===================================
從表面上看，Java的classpath（類(lèi)路徑）很簡(jiǎn)單，但一直以來(lái)它都是一個(gè)產(chǎn)生問(wèn)題和混亂的根源。本文介紹classpath的基本知識(shí)、可能產(chǎn)生的問(wèn)題，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的classpath管理工具。
===================================
正文：
===================================

和Java類(lèi)路徑（classpath）打交道的過(guò)程中，開(kāi)發(fā)者偶爾會(huì)遇到麻煩。這是因?yàn)�，�?lèi)裝載器實(shí)際裝入的是哪一個(gè)類(lèi)有時(shí)并不顯而易見(jiàn)，當(dāng)應(yīng)用程序的classpath包含大量的類(lèi)和目錄時(shí)，情況尤其嚴(yán)重。本文將提供一個(gè)工具，它能夠顯示出被裝入類(lèi)文件的絕對(duì)路徑名。


一、Classpath基礎(chǔ)


Java虛擬機(jī)（JVM）借助類(lèi)裝載器裝入應(yīng)用程序使用的類(lèi)，具體裝入哪些類(lèi)根據(jù)當(dāng)時(shí)的需要決定。CLASSPATH環(huán)境變量告訴類(lèi)裝載器到哪里去尋找第三方提供的類(lèi)和用戶定義的類(lèi)。另外，你也可以使用JVM命令行參數(shù)-classpath分別為應(yīng)用程序指定類(lèi)路徑，在-classpath中指定的類(lèi)路徑覆蓋CLASSPATH環(huán)境變量中指定的值。


類(lèi)路徑中的內(nèi)容可以是：文件的目錄（包含不在包里面的類(lèi)），包的根目錄（包含已打包的類(lèi)），包含類(lèi)的檔案文件（比如.zip文件或者.jar文件）。在Unix家族的系統(tǒng)上，類(lèi)路徑的各個(gè)項(xiàng)目由冒號(hào)分隔，在MS Windows系統(tǒng)上，它們由分號(hào)分隔。


類(lèi)裝載器以委托層次的形式組織，每一個(gè)類(lèi)裝載器有一個(gè)父類(lèi)裝載器。當(dāng)一個(gè)類(lèi)裝載器被要求裝載某個(gè)類(lèi)時(shí)，它在嘗試自己尋找類(lèi)之前會(huì)把請(qǐng)求先委托給它的父類(lèi)裝載器。系統(tǒng)類(lèi)裝載器，即由安裝在系統(tǒng)上的JDK或JRE提供的默認(rèn)類(lèi)裝載器，通過(guò)CLASSPATH環(huán)境變量或者-classpath這個(gè)JVM命令行參數(shù)裝入第三方提供的類(lèi)或者用戶定義的類(lèi)。系統(tǒng)類(lèi)裝載器委托擴(kuò)展類(lèi)裝載器裝入使用Java Extension機(jī)制的類(lèi)。擴(kuò)展類(lèi)裝載器委托自舉類(lèi)裝載器（bootstrap class loader）裝入核心JDK類(lèi)。


你可以自己開(kāi)發(fā)特殊的類(lèi)裝載器，定制JVM如何動(dòng)態(tài)地裝入類(lèi)。例如，大多數(shù)Servlet引擎使用定制的類(lèi)裝載器，動(dòng)態(tài)地裝入那些在classpath指定的目錄內(nèi)發(fā)生變化的類(lèi)。


必須特別注意的是（也是令人吃驚的是），類(lèi)裝載器裝入類(lèi)的次序就是類(lèi)在classpath中出現(xiàn)的次序。類(lèi)裝載器從classpath的第一項(xiàng)開(kāi)始，依次檢查每一個(gè)設(shè)定的目錄和壓縮文件，嘗試找出待裝入的類(lèi)文件。當(dāng)類(lèi)裝載器第一次找到具有指定名字的類(lèi)時(shí)，它就把該類(lèi)裝入，classpath中所有余下的項(xiàng)目都被忽略。


看起來(lái)很簡(jiǎn)單，對(duì)吧？

二、可能出現(xiàn)的問(wèn)題


不管他們是否愿意承認(rèn)，初學(xué)者和富有經(jīng)驗(yàn)的Java開(kāi)發(fā)者都一樣，他們都曾經(jīng)在某些時(shí)候（通常是在那些最糟糕的情形下）被冗長(zhǎng)、復(fù)雜的classpath欺騙。應(yīng)用程序所依賴(lài)的第三方類(lèi)和用戶定義類(lèi)的數(shù)量逐漸增長(zhǎng)，classpath也逐漸成了一個(gè)堆積所有可能的目錄和檔案文件名的地方。此時(shí)，類(lèi)裝載器首先裝載的究竟是哪一個(gè)類(lèi)也就不再顯而易見(jiàn)。如果classpath中包含重復(fù)的類(lèi)入口，這個(gè)問(wèn)題尤其突出。前面已經(jīng)提到，類(lèi)裝載器總是裝載第一個(gè)它在classpath中找到的具有合適名字的類(lèi)，從實(shí)際效果看，它“隱藏”了其他具有合適名字但在classpath中優(yōu)先級(jí)較低的類(lèi)。


如果不小心，你很容易掉進(jìn)這個(gè)classpath的陷阱。當(dāng)你結(jié)束了一天漫長(zhǎng)的工作，最后為了讓?xiě)?yīng)用程序使用最好、最新的類(lèi)，你把一個(gè)目錄加入到了classpath，但與此同時(shí)，你卻忘記了：在classpath的另一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí)的目錄下，存放著該類(lèi)的另一個(gè)版本！


三、一個(gè)簡(jiǎn)單的classpath工具


優(yōu)先級(jí)問(wèn)題是扁平路徑聲明方法與生俱來(lái)固有的問(wèn)題，但它不是只有Java的classpath才有的問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，你只需站到富有傳奇色彩的軟件巨構(gòu)的肩膀上：Unix操作系統(tǒng)有一個(gè)which命令，在命令參數(shù)中指定一個(gè)名字，which就會(huì)顯示出當(dāng)這個(gè)名字作為命令執(zhí)行時(shí)執(zhí)行文件的路徑名。實(shí)際上，which命令是分析PATH變量，然后找出命令第一次出現(xiàn)的位置。對(duì)于Java的類(lèi)路徑管理來(lái)說(shuō)，這應(yīng)該也是一個(gè)好工具。在它的啟發(fā)之下，我著手設(shè)計(jì)了一個(gè)Java工具JWhich。這個(gè)工具要求指定一個(gè)Java類(lèi)的名字，然后根據(jù)classpath的指引，找出類(lèi)裝載器即將裝載的類(lèi)所在位置的絕對(duì)路徑。


下面是一個(gè)JWhich的使用實(shí)例。它顯示出當(dāng)Java類(lèi)裝載器裝載com.clarkware.ejb.ShoppingCartBean類(lèi)時(shí)，該類(lèi)第一次出現(xiàn)位置的絕對(duì)路徑名，查找結(jié)果顯示該類(lèi)在某個(gè)目錄下：


> java JWhich com.clarkware.ejb.ShoppingCartBean

Class 'com.clarkware.ejb.ShoppingCartBean' found in
'/home/mclark/classes/com/clarkware/ejb/ShoppingCartBean.class'




下面是第二個(gè)JWhich的使用實(shí)例。它顯示出當(dāng)Java類(lèi)裝載器裝載javax.servlet.http.HttpServlet類(lèi)時(shí)，該類(lèi)第一次出現(xiàn)位置的絕對(duì)路徑名，查找結(jié)果顯示該類(lèi)在某個(gè)檔案文件中：


> java JWhich javax.servlet.http.HttpServlet

Class 'javax.servlet.http.HttpServlet' found in
'file:/home/mclark/lib/servlet.jar!/javax/servlet/http/HttpServlet.class'

四、JWhich的工作過(guò)程

要精確地測(cè)定classpath中哪一個(gè)類(lèi)先被裝載，你必須深入到類(lèi)裝載器的思考方法。事實(shí)上，具體實(shí)現(xiàn)的時(shí)候并沒(méi)有聽(tīng)起來(lái)這么復(fù)雜——你只需直接詢(xún)問(wèn)類(lèi)裝載器就可以了！


1: public class JWhich {
2:
3: /**
4: * 根據(jù)當(dāng)前的classpath設(shè)置，
5: * 顯示出包含指定類(lèi)的類(lèi)文件所在
6: * 位置的絕對(duì)路徑
7: *
8: * @param className <類(lèi)的名字>
9: */
10: public static void which(String className) {
11:
12: if (!className.startsWith("/")) {
13: className = "/" + className;
14: }
15: className = className.replace('.', '/');
16: className = className + ".class";
17:
18: java.net.URL classUrl =
19: new JWhich().getClass().getResource(className);
20:
21: if (classUrl != null) {
22: System.out.println("\nClass '" + className +
23: "' found in \n'" + classUrl.getFile() + "'");
24: } else {
25: System.out.println("\nClass '" + className +
26: "' not found in \n'" +
27: System.getProperty("java.class.path") + "'");
28: }
29: }
30:
31: public static void main(String args[]) {
32: if (args.length > 0) {
33: JWhich.which(args[0]);
34: } else {
35: System.err.println("Usage: java JWhich <classname>");
36: }
37: }
38: }




首先，你必須稍微調(diào)整一下類(lèi)的名字以便類(lèi)裝載器能夠接受（12-16行）。在類(lèi)的名字前面加上一個(gè)“/”表示要求類(lèi)裝載器對(duì)classpath中的類(lèi)名字進(jìn)行逐字精確匹配，而不是嘗試隱含地加上調(diào)用類(lèi)的包名字前綴。把所有“.”轉(zhuǎn)換為“/”的目的是，按照類(lèi)裝載器的要求，把類(lèi)名字格式化成一個(gè)合法的URL資源名。

接下來(lái)，程序向類(lèi)裝載器查詢(xún)資源，這個(gè)資源的名字必須和經(jīng)過(guò)適當(dāng)格式化的類(lèi)名字匹配（18-19行）。每一個(gè)Class對(duì)象維護(hù)著一個(gè)對(duì)裝載它的ClassLoader對(duì)象的引用，所以這里是向裝載JWhich類(lèi)的類(lèi)裝載器查詢(xún)。Class.getResource()方法實(shí)際上委托裝入該類(lèi)的類(lèi)裝載器，返回一個(gè)用于讀取類(lèi)文件資源的URL；或者，當(dāng)指定的類(lèi)名字不能在當(dāng)前的classpath中找到時(shí)，Class.getResource()方法返回null。

最后，如果當(dāng)前的classpath中能夠找到指定的類(lèi)，則程序顯示包含該類(lèi)的類(lèi)文件所在位置的絕對(duì)路徑名（21-24行）。作為一種調(diào)試輔助手段，如果當(dāng)前classpath中不能找到指定的類(lèi)，則程序獲取java.class.path系統(tǒng)屬性并顯示當(dāng)前的classpath（24-28行）。

很容易想象，在使用Servlet引擎classpath的Java Servlet中，或者在使用EJB服務(wù)器classpath的EJB組件中，上面這段簡(jiǎn)單的代碼是如何運(yùn)作。例如，如果JWhich類(lèi)是由Servlet引擎的定制類(lèi)裝載器裝入，那么程序?qū)⒂肧ervlet引擎的類(lèi)裝載器去尋找指定的類(lèi)。如果Servlet引擎的類(lèi)裝載器不能找到類(lèi)文件，它將委托它的父類(lèi)裝載器。一般地，當(dāng)JWhich被某個(gè)類(lèi)裝載器裝入時(shí)，它能夠找出當(dāng)前類(lèi)裝載器以及所有其父類(lèi)裝載器所裝入的所有類(lèi)。

【結(jié)束語(yǔ)】如果需要是所有發(fā)明之母，那么幫助我們管理Java類(lèi)路徑的工具可以說(shuō)遲到了很長(zhǎng)時(shí)間。Java新聞組和郵件列表中充塞著許多有關(guān)classpath的問(wèn)題，現(xiàn)在JWhich為我們提供了一個(gè)簡(jiǎn)單卻強(qiáng)大的工具，幫助我們?cè)谌魏苇h(huán)境中徹底玩轉(zhuǎn)Java類(lèi)路徑。