类加载——双亲委派机制

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先说说什么是类加载器

  • 类加载器是Java虚拟机提供给应用程序去实现和获取类和接口字节码的技术，用于动态加载Java类到内存中(将字节码转换为byte[ ])的组件

四种类加载器

  1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)，加载核心类，比如String类
  2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)，加载扩展类
  3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)，加载classpath中的类
  4. 自定义类加载器，一般重写findClass方法

注: JDK9之后扩展类加载器 (Extension ClassLoader) 变为平台类加载器 (Platform ClassLoader)

什么是双亲委派机制

  • 每个Java实现的类加载器中都有一个属性，可以理解为存放的是其父类加载器

    在这里插入图片描述

启动类加载器是用本地代码，通常是C/C++写的，所以用java代码不能获取，结果返回为null，所以扩展类的parent属性是null，但是逻辑上来说启动类加载器还是相当于它的父类 JDK9引入了module的概念，类加载器在设计上发生很大改变，启动类加载器使用java编写，不过仍然无法通过java代码获取到，返回依然是null

  • 自底向上进行查找： 如果类没有被当前加载器加载过，则查找父类有没有加载过，如果加载过则返回，如果没有则继续向上查找
  • 由顶向下进行加载： 如果直到启动类加载器都没有被加载过，则由父类尝试加载，再由子类尝试，直到被加载并返回

双亲委派机制的好处

  1. 防止类的重复加载：通过双亲委派机制，每个类加载器在加载类时都会委派给其父加载器，因此可以避免同一个类被多个加载器加载，保证了类的唯一性
  2. 保护类的安全性：双亲委派机制可以防止恶意类的加载，即使是恶意类也无法绕过双亲委派机制直接被加载，它们必须被放置在被信任的类路径下才能被加载
  3. 保护核心类库的完整性：通过双亲委派机制，Java核心类库（如java.lang包）被放置在引导类加载器的类路径下，这样可以保护核心类库的完整性，防止被篡改或替换，确保了Java运行环境的稳定性和安全性

源码简单分析

  • ClassLoader中有几个重要方法

    1.类加载的入口，提供双亲委派机制，内部调用findClass
    loadClass(String):Class<?>

    2.类加载器子类实现，获取二进制数据调用defineClass findClass(String):Class<?>

    3.做类名校验，调用虚拟机底层方法将字节码加载到内存 defineClass(String, byte[], int, int):Class<?>

    4.执行类生命周期连接阶段 resolveClass(Class<?>):void

  • ClassLoader中的loadClass方法

//1.String name 被加载类名
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)  
    throws ClassNotFoundException  
{  
    //2，加锁防止在多线程条件下重复加载类
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) 
    {  
        //3，查找此类是否被加载过，若被加载则返回Class对象
        Class<?> c = findLoadedClass(name);  
        //4，如果c为空，则说明未被加载过，否则，是被加载过，跳到10
        if (c == null) {  
            long t0 = System.nanoTime();  
            try {  
                //5，判断父类加载器是否为null
                if (parent != null) {
                    //6，如果不为空，则调用父类loadClass方法  
                    c = parent.loadClass(name, false);  
                } 
                else {  
                    //7，如果为空，说明父类为启动类加载器，调用本地方法来加载
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);  
                }  
            } 
            catch (ClassNotFoundException e) {  
            }  

            //8，如果c为空，说明其父类都没有加载成功，则由当前类加载器来进行加载
            if (c == null) {
            
            //9，加载类  
                c = findClass(name); 
                 
                PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);  
                PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);  
                PerfCounter.getFindClasses().increment();  
            }  
        }  
        
        if (resolve) {  
            resolveClass(c);  
        }  
        
        //10，返回Class对象
        return c;  
    }  
}

打破双亲委派机制的方式

  1. 自定义类加载器，重写loadClass方法，不再实现双亲委派机制
  2. JNDI，JDBC，JCE，JAXB 和 JBI 等框架使用了SPI机制+线程上下文类加载器
  3. OSGI 允许同级类加载器相互调用
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