类加载器（双亲委派模型）

迷南。 2022-05-23 00:19 251阅读 0赞

### 1.类与类加载器 ###

对于任何一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。（比较两个类是否'相等'，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则即使这两个类来源一个同一个class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等）

这里所指的‘相等’，包括类的Class对象的equals()方法，isAssignableFrom()方法，isInstance()方法的返回结果，也包括使用instanceof关键字做对象所属关系判断等情况。

import java.io.IOException;
    import java.io.InputStream;
    
    public class ClassLoaderTest {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
                @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("ClassLoaderTest").newInstance();
            System.out.println(obj.getClass());
            System.out.println(obj instanceof ClassLoaderTest);
        }
    }

![70][]

这个类加载器加载名为ClassLoaderTest的类并实例化了这个类的对象。从两行输出结果可以看到，第一行输出确定是类ClassLoaderTest实例化的对象，但是第二句可以发现这个对象与类ClassLoaderTest做的属性检查却返回了false,这是因为虚拟机中存在了两个ClassLoaderTest，一个是系统应用程序类加载器加载的，一个是我们自定义的类加载器加载的，虽然是同一个Class文件但是却是独立的两个类，做的对象所属类型检查时结果就是false.

### 2.双亲委派模型    ###

从java虚拟机角度来讲只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器用c++实现（只限于HotSpot），是虚拟机自身的一部分；另一种是所有其他的类加载器，由java实现，独立于虚拟机外部，并且都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

从开发人员的角度来看，类加载器可以划分的更细致点，绝大部分java程序都会用到以下三种系统提供的类加载器。

1.启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）:这个类加载器负责将存放在<JAVA\_HOME>\\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。启动类加载器无法被java程序直接引用，在编写自定义类加载器是，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那直接用null代替即可。

![70 1][]

2.扩展类加载器（Extension ClassLoader）:这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现，它负责加载<JAVA\_HOME>\\lib\\ext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

3.应用程序类加载器（Application ClassLoader）:这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

![70 2][]

双亲委派模型要求除了顶层启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器直接的父子关系不会以继承实现，是使用组合关系来复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己加载。（双亲委派模型不是强制性的约束模型）

使用双亲委派模型来组织类加载器直接的关系，显而易见的好处就是java类随它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。如java.lang.Object，它存放在rt.jar.无论哪个类加载器加载这个类，最终都是委派给最顶端的启动类加载器进行加载。因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是一个类。否则如果没有使用双亲委派模型，由各个类加载器自行加载，再程序的ClassPath中存放用户自己编写的java.lang.Object类。那系统中将会出现多个不同的Object类，应用程序将会一片混乱。

实现双亲委派的代码集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中：先检查是否已经被加载过，如果没有加载则调用父加载器的loadClass()，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，再调用findClass方法进行加载。

![70 3][]

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) {
                    long t0 = System.nanoTime();
                    try {
                        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;
            }
        }

jdk1.8的loadclass方法。

### 3.“破坏”双亲委派模型    ###

历史上一共有三次双亲委派模型被”破坏”的情况。

第一次是因为向前兼容JDK1.2以前的版本所添加的protected方法findClass(),在此之前用户去继承ClassLoader的唯一目的就是为了重写loadClass()方法。

第二次是为了能让基础类调用用户代码。如典型的例子JNDI，为了解决这个问题引入了线程上下文加载器，通过线程上下文使父类加载器请求子类加载器完成类加载，采用这种模式的例有：JNDI,JDBC,JCE,JAXB，JBI等（所有涉及SPI的加载动作几乎都采用这种模式）。

第三次是由于用户对程序动态性的追求导致的（代码热替换，模块热部署）。其中OSGI中对类加载器的使用十分值得学习。

（ps:因为篇幅的关系这里对破坏双亲委派模型这块不做过多讲述，有需要的同学请自行查询资料。如果发现有什么纰漏或是说错的地方请留言。内容采自**深入理解java虚拟机 jvm高级特性与最佳实践**）

[70]: /images/20220523/d6cec0e9d9724109a2e640f7b810000c.png
[70 1]: /images/20220523/a89a7d14a8d3408cbea7a22382109e09.png
[70 2]: /images/20220523/81957fd1d03c4f3581d0c950d16abfee.png
[70 3]: /images/20220523/7888d91cc6714e4b844314f0facd2ee6.png