詳解jvm雙親委派機制

更新時間：2022年11月08日 08:28:39 作者：尋找的路上

雙親委派機制保證了核心類的安全，確保不會被修改，也保證了不會加載到重復(fù)的字節(jié)碼文件，這篇文章主要介紹了jvm雙親委派機制詳解,需要的朋友可以參考下

雙親委派機制

?記錄一下JVM的雙親委派機制學(xué)習(xí)記錄。

類加載器種類

?當我們運行某一個java類的main方法時，首先需要由java虛擬機的類加載器將我們要執(zhí)行的main方法所在的class文件加載到j(luò)vm中，這里提到的類加載器大概有4種：

引導(dǎo)類加載器：負責(zé)加載支撐JVM運行的位于JRE的lib目錄下的核心類庫，比如rt.jar、charsets.jar等
擴展類加載器：負責(zé)加載支撐JVM運行的位于JRE的lib目錄下的ext擴展目錄中的JAR類包
應(yīng)用程序類加載器：負責(zé)加載ClassPath路徑下的類包，主要就是加載你自己寫的那些類
自定義加載器：負責(zé)加載用戶自定義路徑下的類包。

?每個類加載器加載的包路徑都是不同的，有各自的職責(zé)。通過一下示例，可以看出每個類加載器加載的路徑：

public class TestJDKClassLoader {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println();
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent();
        ClassLoader bootstrapLoader = extClassloader.getParent();
        System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader);
        System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader);
        System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader);

        System.out.println();
        System.out.println("bootstrapLoader加載以下文件：");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i]);
        }

        System.out.println();
        System.out.println("extClassloader加載以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println();
        System.out.println("appClassLoader加載以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

// 運行結(jié)果：
null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader

the bootstrapLoader : null
the extClassloader : sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@330bedb4
the appClassLoader : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@14dad5dc

bootstrapLoader加載以下文件：
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/resources.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/rt.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jsse.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jce.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/charsets.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jfr.jar
file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/classes

extClassloader加載以下文件：
D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext

appClassLoader加載以下文件：
D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\charsets.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\deploy.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\javaws.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\jce.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\jfr.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\jfxswt.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\jsse.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\management-agent.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\plugin.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\resources.jar;D:\ProgramFiles\jdk1.8.0_45_64bit\jre\lib\rt.jar;D:\Files\learn\tuling\jvm-demo\target\classes;D:\ProgramFiles\ideaIU-2021.3.3.win\lib\idea_rt.jar

Process finished with exit code 0

appClassLoader雖然打印的內(nèi)容雖然很多，但它只需要加載target目錄下的文件。

雙親委派機制

?雖然基本只有4種類加載器，但這4種類加載器之間是存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系的。如下圖：

?加載某個類時會先委托給父加載器尋找目標類，找不到再委托上層父類加載器加載，所有的父類加載器在自己的加載類路徑下都找不到目標類，則在自己的類加載路徑中尋找并載入目標類。

?比如上面的TestJDKClassLoader，首先會委托應(yīng)用程序類加載，應(yīng)用程序類加載器則委托擴展類加載器加載，擴展類加載器則委托引導(dǎo)類加載器加載，引導(dǎo)類加載器在它的類加載路徑下找不到TestJDKClassLoader.class文件，則向下委托擴展類加載器加載，擴展類加載器加載不到則委托應(yīng)用程序類加載器自己加載，于是應(yīng)用程序類加載器在target目錄下找到并載入了TestJDKClassLoader.class文件。

我們來看下應(yīng)用程序類加載器AppClassLoader加載類的雙親委派機制源碼，AppClassLoader的loadClass方法最終會調(diào)用其父類ClassLoader的loadClass方法，該方法的大體邏輯如下：

1.首先，檢查一下指定名稱的類是否已經(jīng)加載過，如果加載過了，就不需要再加載，直接

返回。

2.如果此類沒有加載過，那么，再判斷一下是否有父加載器；如果有父加載器，則由父加

載器加載（即調(diào)用parent.loadClass(name, false);）.或者是調(diào)用bootstrap類加載器來加

載。

3.如果父加載器及bootstrap類加載器都沒有找到指定的類，那么調(diào)用當前類加載器的

findClass方法來完成類加載。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        // 檢查當前類加載器是否已經(jīng)找到
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                // 有無父類加載器
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } 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 stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

為什么要設(shè)計雙親委派機制？

沙箱安全機制：自己寫的java.lang.String.class類不會被加載，這樣便可以防止核心
API庫被隨意篡改
避免類的重復(fù)加載：當父親已經(jīng)加載了該類時，就沒有必要子ClassLoader再加載一
次，保證被加載類的唯一性

例子：比如我們自己新建了一個java.lang.String類，我們看能不能加載成功。

package java.lang;

public class String {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("============自己的類加載器====");
    }
}

// 執(zhí)行結(jié)果
錯誤: 在類 java.lang.String 中找不到 main 方法, 請將 main 方法定義為:
   public static void main(String[] args)
否則 JavaFX 應(yīng)用程序類必須擴展javafx.application.Application

自定義類加載器

自定義類加載器只需要繼承 java.lang.ClassLoader 類，該類有兩個核心方法，一個是loadClass(String, boolean)，實現(xiàn)了雙親委派機制，還有一個方法是findClass，默認實現(xiàn)是空方法，所以我們自定義類加載器主要是重寫findClass方法。

public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;

        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }

        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name
                + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;
        }

        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                //defineClass將一個字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)為Class對象，這個字節(jié)數(shù)組是class文件讀取后最終的字節(jié)數(shù)組。
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //初始化自定義類加載器，會先初始化父類ClassLoader，其中會把自定義類加載器的父加載器設(shè)置為應(yīng)用程序類加載器AppClassLoader
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test");
        //D盤創(chuàng)建 test/com/hyz/jvm 幾級目錄，將User類的復(fù)制類User1.class丟入該目錄
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.hyz.jvm.User1");
//        Class clazz = classLoader.loadClass("java.lang.String");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("hello", null);
        method.invoke(obj, null);

        System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

打破雙親委派機制

?假如我們的target下有一個User類，但是我們的程序代碼中需要去讀取D:/test/com/hyz/jvm/User.class類，根據(jù)雙親委派機制，肯定是會加載到target下的User類的，要如何才能加載到D:/test下的User類呢？

?那意味著我們需要去打破雙親委派機制。看AppClassLoader的類加載邏輯，主要邏輯在父類ClassLoader.loadClass()方法中，我們只需要在自定義的類加載器中重寫該方法即可。主要修改邏輯：如果類型是com.hyz.jvm開頭的類，則從自定義類加載器中去讀取，否則委托給上層類加載器加載。

/**
 * 32 * 重寫類加載方法，實現(xiàn)自己的加載邏輯，不委派給雙親加載
 * 33 * @param name
 * 34 * @param resolve
 * 35 * @return
 * 36 * @throws ClassNotFoundException
 * 37
 */
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);

        if (c == null) {
            // If still not found, then invoke findClass in order
            // to find the class.
            long t1 = System.nanoTime();
            if (!name.startsWith("com.hyz.jvm")) {
                c = this.getParent().loadClass(name);
            } else {
                c = findClass(name);
            }
            // this is the defining class loader; record the stats
            sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
            sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

?應(yīng)用到打破雙親委派機制的實際應(yīng)用場景是在Tomcat加載war包。比如war1用的是spring4版本，war2用的是spring5版本，那就意味著加載著2個war包不能用同一個類加載器實例，需要各自指定一個自定義的類加載器實例，各自去加載所需的spring版本庫文件。

總結(jié)：雙親委派機制保證了核心類的安全，確保不會被修改，也保證了不會加載到重復(fù)的字節(jié)碼文件。

到此這篇關(guān)于jvm雙親委派機制詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)jvm雙親委派機制內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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