一、什么是扩展机制？

从1.2版开始，Java 平台引入了一种机制——扩展（Extension），这种机制提供了一种标准的、方便的方式，以使在同一Java平台上运行的应用程序" title="应用程序">应用程序都能使用客户提供的（非平台本身提供的）API。通过扩展机制，可以使用一些自己所写的包和类对Java平台进行增强，我们暂且称这些类或包为“扩展”。采用扩展机制，不用在类路径（classpath）上添加“扩展”，运行环境也能找到并加载" title="加载">加载这些“扩展” 。从这一点看，“扩展”就像Java平台的核心类一样，这也正是这些类之所以称为“扩展”的原因——它们实际上是对Java平台核心API进行了扩展，更加加强了“Write Once，Run Anywhere”的理念。

如图1所示，“扩展”就是将类打包成“JAR”文件，成为Java平台的可添加的模块，它们的类和公共的API对于运行在Java平台上的任何应用程序都是可以使用的。不但如此，Java的扩展机制还提供了一种通过远程下载供Applet使用“扩展”的方式。

二、扩展的方式

有两种扩展方式，分别适于不同的环境，下面我们通过简单示例说明如何应用Java平台的扩展机制。

方式一：安装扩展 

“安装扩展”是指将“扩展”的JAR文件放在Java运行环境（JRE）软件安装" title="软件安装">软件安装目录中的/lib/ext目录下（注意：是JRE软件安装目录下的/lib/ext/目录）。JRE是Java开发工具包（Java Development Kit，JDK）的运行部分，JRE既可以单独使用，也可以作为JDK的一部分而使用（如果只是提供运行环境，而不是用以开发，仅仅安装JRE就可以了）。JDK软件的目录树如下所示：

JRE就是上图中灰色部分，它是JDK的真子集。不论JRE是单独使用，还是作为JDK的一部分，在JRE中的 /lib/ext目录下的任何JAR文件都自动作为运行环境的“扩展”。

例如，我们创建一个简单的“扩展”，含有一个类Square，用于计算一个整数的平方。代码如下：

public final class Square{

       public static int getSquare(int a){

              return a*a;

       }

}

Square 类含有一个方法——getSquare，它以一个整数为参数，返回这个整数的平方。

假使有一个应用程序（Application）——ComputeSquareApp，要使用Square类，代码如下：

public class ComputeSquareApp{

       public static void main(String[] args){

              int s=10;

              System.out.println('整数'+s+'的平方是'+Square.getSquare(s));

       }

}

假如我们已将Square类打包成square.jar文件，那么在不使用扩展机制的情况下怎么运行ComputeSquareApp这个应用程序呢？因为Square类不是Java平台的一部分（是我们自己定义的类），所以，如果square.jar是在目录 c:myjava下，为了正常运行ComputeSquareApp，则应当使用如下命令：

java –classpath  .;c:myjavasquare.jar ComputeSq 

也就是命令中的类路径既要包含ComputeSquareApp.class文件所在的当前目录，又要包含square.jar的路径。

下面我们看一下在采用扩展机制时如何运行ComputeSquareApp程序。要使Square类成为“扩展”，需要将square.jar文件放在JRE的 lib/ext目录下，这样，就使Square类自动成为安装方式" title="安装方式">安装方式的“扩展”。因为我们将square.jar作为安装方式的“扩展”，运行环境就能够找到并加载Square类，即使我们不指定Square的类路径。这样，我们在命令行直接输入下面不带类路径的命令，就能运行程序：

java ComputeSquareApp 

同样，在这个做了扩展的系统下运行的任何Applet或Application都可以找到并使用Square类。

方式二：“下载扩展” 

“下载扩展”是指在其它JAR文件的清单（manifest）文件的Class-Path头中列出的JAR文件中的类，“下载扩展”不像“安装扩展”那样处于JRE中，它仅是在需要时从所指定的URL加载。例如，a.jar和b.jar是两个在同一目录下的JAR文件，a.jar的manifest文件包含下面的" title="面的">面的头：

Class-Path：b.jar

那么b.jar中的类就可用作a.jar中类的“下载扩展”，这样b.jar中的类不用写在类路径上，a.jar中的类就可以调用b.jar中的类（a.jar自身可以是也可以不是“扩展”）。

为了更好理解“下载扩展”，让我们看一个例子。

假如我们创建了一个要使用前面Square类的Applet——ComputeSquareApplet：

import java.applet.Applet;

import java.awt.*;

public class ComputeSquareApplet extends Applet {

    int s=10;

    public void paint(Graphics g) {

        g.drawString('整数'+s+'的平房是'

                      + Square.getSquare(s), 10, 10);

    }

}

这个Applet通过调用Square类的方法getSquare计算一个整数的平方。然而，这个Applet是下载到调用方的机器上运行的，调用方的系统中并没有Square类，所以若不采取措施ComputeSquareApplet是不能正常运行的。解决这个问题的方式之一就是将Square类做成“下载扩展”，在ComputeSquareApplet运行时可以加载“下载扩展”。

如何做呢？首先将Square类打包成Square.jar文件，将ComputeSquareApplet打包成ComputeSquareApplet.jar文件(须将Square.jar列到ComputeSquareApplet.jar的manifest文件头部的Class-Path中)，这样Square类就会被当做“下载扩展” 。ComputeSquareApplet.jar的manifest文件就像下面这样：

Manifest-Version: 1.0

Class-Path: RectangleArea.jar

上面ComputeSquareApplet.jar的manifest文件的Class-Path没有特别指明路径，表示Square.jar和ComputeSquareApplet.jar处于同一个目录中。

另外，如果Applet或Application使用了不止一个扩展，我们可以在manifest文件中列出多个URL，例如，下面就是一个有效的Class-Path头：

Class-Path: area.jar servlet.jar  images/

在Class-Path头中列出的URL如果不是以“/”结尾，就表示是JAR文件，如果以“/”结尾则表示是目录，在上面的例子中，images/就是目录，其中含有Applet或Application所需的资源。

我们还可以使用多个Class-Path头指定多个扩展的URL。例如：

Class-Path: area.jar

Class-Path: servlet.jar

“下载扩展”还可以是“扩展链”，也就是一个“下载扩展”还可以有一个“Class-Path”头指向另一个“扩展”，第二个“扩展”还可以指向第三个“扩展”，……

三、扩展机制的背后

为什么使用“扩展”就不用指明类路径了呢？是因为扩展机制利用了Java平台（1.2版之后）的新类加载机制。当需要为应用程序加载一个新的类时，运行环境从以下位置并且按以下顺序搜索这个新类：

1．              引导（Bootstrap）类：rt.jar文件中的运行时类以及i18n.jar文件中的国际化类。

2．              “安装扩展”：JRE中lib/ext目录下JAR文件中的类。

3．              指明的类路径：系统属性java.class.path所指明的路径下的类以及这些路径下的JAR文件中的类。如果类路径中的JAR文件的manifest文件带有Class-Path属性，那么Class-Path所指定的类也会被搜索。默认情况下，java.class.path属性的值是“.”，即当前路径，我们可以通过设置环境变量“CLASSPATH”或者在命令行中使用“-classpath”或“-cp”选项改变这个属性值。

按照上面的顺序，我们可知只有在rt.jar、i18n.jar以及“安装扩展”中没有找到所需的类时，才会在类路径所指的地方进行搜索。我们采用扩展机制时，由于运行环境自动从“安装扩展”中加载所需的类，因此，就不用再特别指明类路径了。