JVM類加載之雙親委派機制解讀

更新時間：2023年12月04日 09:26:58 作者：w7h1te

這篇文章主要介紹了JVM類加載之雙親委派機制解讀,類加載階段分為加載、連接、初始化三個階段,而加載階段需要通過類的全限定名來獲取定義了此類的二進制字節(jié)流,Java特意把這一步抽出來用類加載器來實現(xiàn),需要的朋友可以參考下

前言

在面試過程中：也會被問到關(guān)于如何理解雙親委派模型這樣的問題，接下來就通過這篇文章往明白了解一下。

我們首先需要了解一下類加載階段

類的加載階段

類加載階段分為加載、連接、初始化三個階段，而加載階段需要通過類的全限定名來獲取定義了此類的二進制字節(jié)流。Java特意把這一步抽出來用類加載器來實現(xiàn)。把這一步驟抽離出來使得應用程序可以按需自定義類加載器。并且得益于類加載器，OSGI、熱部署等領(lǐng)域才得以在JAVA中得到應用。

類加載器除了能用來加載類，還能用來作為類的層次劃分。Java自身提供了3種類加載器

類加載器

1、啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader),它是屬于虛擬機自身的一部分，用C++實現(xiàn)的，主要負責加載<JAVA_HOME>\lib目錄中或被-Xbootclasspath指定的路徑中的并且文件名是被虛擬機識別的文件。它等于是所有類加載器的爸爸。

2、擴展類加載器(Extension ClassLoader),它是Java實現(xiàn)的，獨立于虛擬機，主要負責加載<JAVA_HOME>\lib\ext目錄中或被java.ext.dirs系統(tǒng)變量所指定的路徑的類庫。

3、應用程序類加載器(Application ClassLoader),它是Java實現(xiàn)的，獨立于虛擬機。主要負責加載用戶類路徑(classPath)上的類庫，如果我們沒有實現(xiàn)自定義的類加載器那這玩意就是我們程序中的默認加載器。

什么是雙親委派機制

上圖：

在這里插入圖片描述

簡單來說：如果一個類加載器需要加載類，那么首先它會把這個類請求委派給父類加載器去完成，每一層都是如此。一直遞歸到頂層，當父加載器無法完成這個請求時，子類才會嘗試去加載。這里的雙親其實就指的是父類，沒有mother。父類也不是我們平日所說的那種繼承關(guān)系，只是調(diào)用邏輯是這樣。

也就是當類加載器收到類加載的請求時候會首先調(diào)用父類（ClassLoader）的findLoadedClass方法，判斷類是否加載過，如果已經(jīng)加載過則直接返回，否則會將加載任務委托給成員變量parent，并不是指的父類。parent加載器在收到類加載請求后，也會先判斷需要加載的類是否已經(jīng)加載過，如果加載過則結(jié)束，否則也會將加載任務委托給成員變量parent去進行類加載。這里是一個循環(huán)過程，直到將加載任務委托給Bootstrap ClassLoader 結(jié)束，如果Bootstrap ClassLoader也沒有找到則交給各個子類自己加載，一直到最后，如果沒有任何類加載器能加載則會拋出ClassNotFoundException。

為什么要設計雙親委派機制？

沙箱安全機制

自己寫的java.lang.String.class類不會被加載,這樣可以防止核心API庫被隨意篡改。為了不讓我們寫String類，類加載采用委托機制，這樣可以保證爸爸們優(yōu)先，爸爸們能找到的類，兒子就沒有機會加載。而String類是Bootstrap加載器加載的，就算自己重寫，也總是使用Java系統(tǒng)提供的String，自己寫的String類根本沒有機會得到加載。

避免類的重復加載

當父親已經(jīng)加載了該類, 就沒必要子classLoader再加載一次,保證被加載的唯一性。

引申內(nèi)容

JVM 類加載器和類本身一同確立類在Java虛擬機中的唯一性

問題：由不同類加載器加載同一個類，實例化為對象。使用instanceof判斷該對象與該類的歸屬，請問結(jié)果是true還是false？

答案是false。

驗證解析

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
            @SuppressWarnings("ResultOfMethodCallIgnored")
            @Override
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                try {
                    String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
                    InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                    if (is == null) {
                        return super.loadClass(name);
                    }
                    byte[] b = new byte[is.available()];
                    is.read(b);
                    return defineClass(name, b, 0, b.length);
                } catch (IOException e) {
                    throw new ClassNotFoundException(name);
                }
            }
        };
        Object obj = myLoader.loadClass("Practice.Java.ClassLoaderTest").newInstance();
        System.out.println(obj.getClass());
        System.out.println(obj instanceof Practice.Java.ClassLoaderTest);
    }
}

輸出結(jié)果：

class Practice.Java.ClassLoaderTest
false

原因

對于任意一個類，都需要由加載它的類加載器和這個類本身一同確立其在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。

結(jié)果分析

兩行輸出結(jié)果中，從第一句可以看出，這個對象確實是類Practice.Java.ClassLoaderTest實例化出來的對象，但從第二句可以發(fā)現(xiàn)，這個對象與類Practice.Java.ClassLoaderTest做所屬類型檢查的時候卻返回了false。

這是因為虛擬機中存在了兩個ClassLoaderTest類，一個是由系統(tǒng)應用程序類加載器加載的，另外一個是由我們自定義的類加載器加載的。雖然都來自同一個Class文件，但依然是兩個獨立的類，做對象所屬類型檢查時結(jié)果自然為false。