Java中的類(lèi)加載器

在介紹雙親委派模型之前，首先先介紹下Java中的類(lèi)加載器。

啟動(dòng)類(lèi)加載器（Bootstrap ClassLoader）

首先先介紹下類(lèi)加載器中的重量級(jí)器物，就是大名鼎鼎--啟動(dòng)類(lèi)加載器。

為什么說(shuō)他是重量級(jí)的恩，因?yàn)?strong>它是Java類(lèi)加載器層次結(jié)構(gòu)的最頂層，由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，用于加載Java核心類(lèi)庫(kù)，如java.lang和java.util等。

既然是最頂層的類(lèi)加載器，我們就康康它有什么作用：

啟動(dòng)類(lèi)加載器是由C/C++編寫(xiě)的，無(wú)法直接在Java代碼中獲取其引用。 它負(fù)責(zé)加載Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境所需的基本類(lèi)。

擴(kuò)展類(lèi)加載器（Extension ClassLoader）

接著我們看一下Java加載器中的第二號(hào)人物--擴(kuò)展類(lèi)加載器。

擴(kuò)展類(lèi)加載器是由Java編寫(xiě)的，它是啟動(dòng)類(lèi)加載器的子類(lèi)。 它負(fù)責(zé)加載Java擴(kuò)展類(lèi)庫(kù)，位于jre/lib/ext路徑下的JAR文件。 擴(kuò)展類(lèi)加載器可以通過(guò)java.ext.dirs系統(tǒng)屬性來(lái)指定其他目錄作為擴(kuò)展類(lèi)庫(kù)的路徑。

應(yīng)用程序類(lèi)加載器（Application ClassLoader）

接著介紹最底層的加載器--應(yīng)用程序類(lèi)加載器。

應(yīng)用程序類(lèi)加載器是Java類(lèi)加載器層次結(jié)構(gòu)的最底層，也稱(chēng)為系統(tǒng)類(lèi)加載器。 它負(fù)責(zé)加載應(yīng)用程序類(lèi)路徑（Classpath）下的類(lèi)，包括開(kāi)發(fā)者自己編寫(xiě)的類(lèi)和第三方庫(kù)。 應(yīng)用程序類(lèi)加載器可以通過(guò)-classpath或-cp選項(xiàng)來(lái)指定加載類(lèi)的路徑。

自定義類(lèi)加載器（Custom ClassLoader）

除了上述系統(tǒng)類(lèi)的加載器，我們開(kāi)發(fā)者還可以自定義加載器-驚不驚喜，意不意外。

自定義類(lèi)加載器是開(kāi)發(fā)者根據(jù)需求編寫(xiě)的自定義加載器，繼承自ClassLoader類(lèi)。 它可以根據(jù)特定的加載規(guī)則和需求，從不同的來(lái)源加載類(lèi)，比如本地文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等。 自定義類(lèi)加載器需要實(shí)現(xiàn)findClass()方法，指定類(lèi)的加載規(guī)則，然后通過(guò)defineClass()方法加載類(lèi)的字節(jié)碼。

雙親委派模型

看到這里，上我們的重頭菜，這塊知識(shí)是面試中的重點(diǎn)內(nèi)容。

雙親委派（Parent Delegation）是Java類(lèi)加載機(jī)制中一種重要的實(shí)現(xiàn)方式，它通過(guò)一種遞歸的方式在類(lèi)加載器之間建立了父子關(guān)系，并且定義了類(lèi)加載的優(yōu)先級(jí)。該模型主要用于解決類(lèi)加載的沖突和隔離問(wèn)題，保證Java應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和安全性。

在Java類(lèi)加載機(jī)制中，每個(gè)類(lèi)加載器都有一個(gè)父加載器。當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器需要加載一個(gè)類(lèi)時(shí)，它首先會(huì)委托給它的父加載器進(jìn)行加載。只有當(dāng)父加載器無(wú)法加載時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試加載。這種遞歸的委派模型可以形成一個(gè)類(lèi)加載器的層次結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為類(lèi)加載器樹(shù)。

我看了《深入理解Java虛擬機(jī)-第三版》中的講解，挺詳細(xì)的，這里分享給大家：如果一個(gè)類(lèi)加載器收到了類(lèi)加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類(lèi)，而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類(lèi)加載器去完成，每一個(gè)層次的類(lèi)加載器都是如此，因此所有的加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該傳送到最頂層的啟動(dòng)類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父類(lèi)加載器反饋?zhàn)约簾o(wú)法加載這個(gè)請(qǐng)求時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試自己去加載。

雙親委派模型源碼

首先可以先嘗試自己看下源碼，非常通俗易懂：

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    // 首先，檢查類(lèi)是否已經(jīng)被加載
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        try {
            if (parent != null) {
                // 如果父類(lèi)加載器存在，則委派給父類(lèi)加載器
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                // 否則，使用引導(dǎo)類(lèi)加載器進(jìn)行加載
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父類(lèi)加載器也無(wú)法找到類(lèi)，則嘗試自己加載
            c = findClass(name);
        }
    }
    if (resolve) {
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}

在上面的源碼中，我們可以看到雙親委派機(jī)制的體現(xiàn)。當(dāng)loadClass方法被調(diào)用時(shí)，首先會(huì)檢查該類(lèi)是否已經(jīng)被加載。如果沒(méi)有加載，那么會(huì)按照以下步驟進(jìn)行處理：

• 首先，調(diào)用findLoadedClass(name)方法檢查類(lèi)是否已經(jīng)被其他類(lèi)加載器加載過(guò)。如果是，則直接返回該類(lèi)的Class對(duì)象。

• 如果這個(gè)類(lèi)還未加載，則嘗試委派給父類(lèi)加載器加載。通過(guò)parent.loadClass(name, false)方法，將類(lèi)加載任務(wù)傳遞給父類(lèi)加載器。這個(gè)過(guò)程中，父類(lèi)加載器會(huì)重復(fù)執(zhí)行上述流程，直到達(dá)到引導(dǎo)類(lèi)加載器為止。

• 如果所有的父類(lèi)加載器都無(wú)法加載該類(lèi)，那么會(huì)嘗試使用啟動(dòng)類(lèi)加載器加載。這是Java類(lèi)加載器層次結(jié)構(gòu)的最頂層。

• 如果引導(dǎo)類(lèi)加載器仍然無(wú)法找到所需的類(lèi)，就會(huì)調(diào)用findClass(name)方法在當(dāng)前類(lèi)加載器的作用域內(nèi)查找并加載該類(lèi)。

• 到最后，如果resolve參數(shù)為true，就會(huì)調(diào)用resolveClass(c)方法進(jìn)一步解析和鏈接該類(lèi)。

如何打破雙親委派模型

其實(shí)雙親委派模型并不是具有強(qiáng)制性約束的模型，雖然它有助于保證類(lèi)的隔離和加載的順序，但有時(shí)候我們可能需要打破這種機(jī)制，比如我們?cè)谔厥馇闆r下需要自定義類(lèi)加載邏輯或?qū)崿F(xiàn)熱部署的時(shí)候。

上周面試問(wèn)道了這個(gè)問(wèn)題，所以在這里也介紹幾種打破Java中雙親委派機(jī)制的方法：

• 自定義類(lèi)加載器：我們自定義一個(gè)繼承自ClassLoader的類(lèi)加載器，重寫(xiě)loadClass方法，可以實(shí)現(xiàn)自己的類(lèi)加載邏輯。在我們定義的這個(gè)方法中，可以在需要時(shí)跳過(guò)父類(lèi)加載器并直接加載類(lèi)，從而打破雙親委派機(jī)制。但是，在自定義類(lèi)加載器中打破雙親委派機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致類(lèi)的隔離性和安全性問(wèn)題，所以我們?cè)谑褂脮r(shí)要慎重。

• 線程上下文類(lèi)加載器：Java中提供了線程上下文類(lèi)加載器（Thread Context ClassLoader）的概念，它可以在某些情況下打破雙親委派機(jī)制。例如，在JNDI、SPI（Service Provider Interface）和一些框架中，線程上下文類(lèi)加載器可以用來(lái)加載指定的類(lèi)，從而不受雙親委派機(jī)制的限制。

• 通過(guò)反射機(jī)制：使用反射機(jī)制可以直接調(diào)用Class類(lèi)的defineClass方法，這樣可以繞過(guò)雙親委派機(jī)制直接加載指定的類(lèi)。但是，在使用這種方式時(shí)，我們需要自行處理類(lèi)加載的順序和依賴(lài)關(guān)系，因?yàn)殡p親委派機(jī)制不再起作用。

綜上所述，不正確地使用或?yàn)E用這些方法可能導(dǎo)致類(lèi)加載沖突、安全問(wèn)題以及代碼的不穩(wěn)定性 ，因此我們還需要在明確的需求和充分的理解下使用（面試會(huì)背誦就行【手動(dòng)狗頭】）。

以上就是詳解Java類(lèi)加載機(jī)制中的雙親委派模型的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java雙親委派模型的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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