JVM的類加載器和雙親委派模式你了解嗎
類加載器
Java虛擬機設(shè)計團隊有意把類加載階段中的“通過一個類的全限定名來獲取描述該類的二進制字節(jié)流”這個動作放到Java虛擬機外部去實現(xiàn)，以便讓應(yīng)用程序自己決定如何去獲取所需的類。實現(xiàn)這個動作的代碼被稱為“類加載器”（ClassLoader）。
對于任意一個類，都必須由加載它的類加載器和這個類本身一起共同確立其在Java虛擬機中的唯一性，每一個類加載器，都擁有一個獨立的類名稱空間。這句話可以表達(dá)得更通俗一些：比較兩個類是否“相等”，只有在這兩個類是由同一個類加載器加載的前提下才有意義，否則，即使這兩個類來源于同一個Class文件，被同一個Java虛擬機加載，只要加載它們的類加載器不同，那這兩個類就必定不相等。
| 名稱 | 加載的類 | 說明 |
|---|---|---|
| Bootstrap ClassLoader（啟動類加載器） | JAVA_HOME/jre/lib | 無法直接訪問 |
| Extension ClassLoader(拓展類加載器) | JAVA_HOME/jre/lib/ext | 上級為Bootstrap，顯示為null |
| Application ClassLoader(應(yīng)用程序類加載器) | classpath | 上級為Extension |
| 自定義類加載器 | 自定義 | 上級為Application |
1、啟動類加載器
可通過在控制臺輸入指令，使得類被啟動類加器加載，它是用C++寫的，看不到源碼；其他類加載器是用Java寫的，說白了就是一些Java類，比如擴展類加載器、應(yīng)用類加載器。
//查詢所有被啟動類加載器加載的類
URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
//查詢到的結(jié)果 file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/resources.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/rt.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/sunrsasign.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jsse.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jce.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/charsets.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jfr.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/classes
由上可以看出啟動類加載的都是jre和jre/lib目錄下的核心庫，具體路徑要看你的jre安裝在哪里。
2、拓展類加載器
如果classpath和JAVA_HOME/jre/lib/ext 下有同名類，加載時會使用拓展類加載器加載。當(dāng)應(yīng)用程序類加載器發(fā)現(xiàn)拓展類加載器已將該同名類加載過了，則不會再次加載
URL[] urls = ((URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent()).getURLs();
for (URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/access-bridge-64.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/cldrdata.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/dnsns.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/dns_sd.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/jaccess.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/jfxrt.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/localedata.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/nashorn.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunec.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunjce_provider.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunmscapi.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunpkcs11.jar file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/zipfs.jar
這些類庫具體是什么不重要，只需要知道不同的類庫可能是被不同的類加載器加載的。
3、應(yīng)用程序類加載器
URL[] urls = ((URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader()).getURLs();
for (URL url : urls) {
System.out.println(url);
}
file:/{項目工程目錄}/bin/
這是當(dāng)前java工程的bin目錄，也就是我們自己的Java代碼編譯成的class文件所在。
4、雙親委派模式
雙親委派模式，調(diào)用類加載器ClassLoader 的 loadClass 方法時，查找類的規(guī)則。
loadClass源碼
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先查找該類是否已經(jīng)被該類加載器加載過了
Class<?> c = findLoadedClass(name);
//如果沒有被加載過
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
//看是否被它的上級加載器加載過了 Extension的上級是Bootstarp，但它顯示為null
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
//看是否被啟動類加載器加載過
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
//捕獲異常，但不做任何處理
}
if (c == null) {
//如果還是沒有找到，先讓拓展類加載器調(diào)用findClass方法去找到該類，如果還是沒找到，就拋出異常
//然后讓應(yīng)用類加載器去找classpath下找該類
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// 記錄時間
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
有一個描述類加載器加載類過程的術(shù)語：雙親委派模型。然而這是一個很有誤導(dǎo)性的術(shù)語，它應(yīng)該叫做單親委派模型（Parent-Delegation Model）。但是沒有辦法，大家都已經(jīng)這樣叫了。所謂雙親委派，這個親就是指ClassLoader里的全局變量parent，也就是父加載器。
雙親委派的具體過程如下：
- 當(dāng)一個類加載器接收到類加載任務(wù)時，先查緩存里有沒有，如果沒有，將任務(wù)委托給它的父加載器去執(zhí)行。
- 父加載器也做同樣的事情，一層一層往上委托，直到最頂層的啟動類加載器為止。
- 如果啟動類加載器沒有找到所需加載的類，便將此加載任務(wù)退回給下一級類加載器去執(zhí)行，而下一級的類加載器也做同樣的事情。
- 如果最底層類加載器仍然沒有找到所需要的class文件，則拋出異常。
- 所以是一條線傳上再傳下，并沒有什么“雙親”。
為什么要雙親委派？
答：確保類的全局唯一性。
如果你自己寫的一個類與核心類庫中的類重名，會發(fā)現(xiàn)這個類可以被正常編譯，但永遠(yuǎn)無法被加載運行。因為你寫的這個類不會被應(yīng)用類加載器加載，而是被委托到頂層，被啟動類加載器在核心類庫中找到了。如果沒有雙親委托機制來確保類的全局唯一性，誰都可以編寫一個java.lang.Object類放在classpath下，那應(yīng)用程序就亂套了。
從安全的角度講，通過雙親委托機制，Java虛擬機總是先從最可信的Java核心API查找類型，可以防止不可信的類假扮被信任的類對系統(tǒng)造成危害。
5、自定義類加載器
如果我們自己去實現(xiàn)一個類加載器，基本上就是繼承ClassLoader之后重寫findClass方法，且在此方法的最后調(diào)包defineClass。
5.1、使用場景
- 想加載非 classpath 隨意路徑中的類文件
- 通過接口來使用實現(xiàn)，希望解耦時，常用在框架設(shè)計
- 這些類希望予以隔離，不同應(yīng)用的同名類都可以加載，不沖突，常見于 tomcat 容器
5.2、步驟
- 繼承ClassLoader父類
- 要遵從雙親委派機制，重寫 ?ndClass 方法
- 不是重寫loadClass方法，否則不會走雙親委派機制
- 讀取類文件的字節(jié)碼
- 調(diào)用父類的 de?neClass 方法來加載類
- 使用者調(diào)用該類加載器的 loadClass 方法
protected Class<?> findClass(final String name) throws ClassNotFoundException {
// 1、安全檢查
// 2、根據(jù)絕對路徑把硬盤上class文件讀入內(nèi)存
byte[] raw = getBytes(name);
// 3、將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成class對象
return defineClass(raw);
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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