双亲委派模型

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站在Java 虚拟机的角度来看,只存在两种不同的类加载器: 一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader);另一种是其他所有的类加载器,这些类加载器都由 Java 语言实现,独立存在于虚拟机外部,并且全部继承自抽象类 java.lang.ClassLoader。

从 Java 开发人员的角度来看,类加载器应当划分得更细致一些。自 JDK 1.2 以来,Java 一种保持着三层类加载器双亲委派的类加载架构。

绝大多数Java 程序都会使用到一下3个系统提供的类加载器来进行加载。

  • 启动类加载器(Bootstrap Class Loader): 这个类加载器负责加载存放在 <JAVA_HOME>\lib 目录,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中存放的,而且是Java 虚拟机能够识别的(按照文件识别,如 rt.jar 、tools.jar,名字不符合的类库即使放在 lib 目录中也不会被加载)类库加载到虚拟机的内存中。*启动类加载器无法被Java 程序直接引用,用户在编写自定义类加载器时,如果需要把加载请求委派给引导类加载器去处理,那么直接使用null 代替即可。*下面代码展示了 java.lang.ClassLoader.getClassLoader() 方法的代码片段。
/**
Returns the class loader for the class.Some implementations my use null to represent the bootstrap cl
*/
public Class Loader getClassLoader(){
   ClassLoader cl = getClassLoader0();
   if(cl == null)
     return null;
   SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
   if(sm != null){
      ClassLoader ccl = ClassLoader.getCallerClassLoader();
      if(ccl != null && ccl != cl && !cl.isAncestor(ccl)){
         sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
      }
   }
   return cl;
}
  • 扩展类加载器(Extension Class Loader): 这个类加载器是在类 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 中以Java 代码的形式实现的。它负责加载java_home\lib\ext 目录中,或者被java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中所有的类库。 根据 "扩展类加载器"这个名称,就可以推断出这是一种Java 系统类库的扩展机制,JDK 的开发团队允许用户将具有通用性的类库放在 ext 目录里面以扩展JavaSE 的功能,在JDK 9 之后,这种扩展机制被模块化带来的天然的扩展能力所取代。由于扩展类加载器是由Java 代码实现的,开发者可以直接在程序中使用扩展类加载器来加载 Class 文件。
  • 应用程序类加载器(Application Class Loader): 这个类加载器由sum.misc.Launcher$AppClassLoader 来实现。由于应用程序类加载器是 ClassLoader 类中的getSystemClassLoader() 方法的返回值,所以有些场合中也称它为"系统类加载器"。它负责加载用户类路径 (ClassPath) 上所有的类库,开发者同样可以直接在代码中使用这个类加载器。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。

image.png

JDK 9 之前的Java 应用都是由这 3中类加载器互相配合来完成加载的,如果用户认为有必要,还可以加入自定义的类加载来进行扩展,典型的如增加除了磁盘位置之外的 Class 文件来源,或者通过类加载器实现类的隔离、重载等功能。

上图中展示的各种类加载器之间的层次关系被称为类加载器的"双亲委派模型(Parents Delegation Model)". 双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应有自己的父类加载器。不过这里类加载器之间的父子关系一般不是以继承(Inheritance)的关系来实现的,而是通常使用组合(Composition)关系来复用父类加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程是: 如果一个列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,而是把这个请求委托给父类加载器去完成,每个层次的 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最顶层的启动类加载器中,只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(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去完成加载。

双亲委派的好处:

  • Java 中的类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系
  • 保证Java 程序的稳定运行。如果没有使用双亲委派模型,都由各个类加载器去加载的话,如果用户自己编写一个名为 java.lang.Object 的类,并放在程序的ClassPath 中,那系统中就会出现多个不同的Object 类,Java 类型体系中最基础的行为也就无法保证,应用程序将会变得一片混乱。

实现双亲委派的代码很简单,如下:

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve) throws ClassNotFoundException{
   //首先,检查请求的类是否已经被加载过了
   Class c = findLoadedClass(name);
   if( c == null){
       try{
          if(parent != null){
             c = parent.loadClass(name,false);
          } else {
             c = findBootstrapClassOrNull(name);
          }
       } catch(ClassNotFoundException e){
          // 如果父类加载器抛出 ClassNotFoundException
          // 说明父类加载器无法完成加载请求
       }
       if(c == null) {
          // 在父类加载器无法加载时
          // 再调用本身的 findClass 方法来进行类加载
          c = findClass(name)
       }
   }
   
   if(resolve){
      resolveClass(c);
   }
   return c;
}

标题:双亲委派模型
作者:zh847707713
地址:http://lovehao.cn/articles/2021/03/01/1614587506797.html