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JVM類加載之雙親委派機(jī)制解讀

更新時(shí)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(jī)制解讀,類加載階段分為加載、連接、初始化三個(gè)階段,而加載階段需要通過(guò)類的全限定名來(lái)獲取定義了此類的二進(jìn)制字節(jié)流,Java特意把這一步抽出來(lái)用類加載器來(lái)實(shí)現(xiàn),需要的朋友可以參考下

前言

在面試過(guò)程中：也會(huì)被問(wèn)到關(guān)于如何理解雙親委派模型這樣的問(wèn)題，接下來(lái)就通過(guò)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(gè)階段，而加載階段需要通過(guò)類的全限定名來(lái)獲取定義了此類的二進(jìn)制字節(jié)流。Java特意把這一步抽出來(lái)用類加載器來(lái)實(shí)現(xiàn)。把這一步驟抽離出來(lái)使得應(yīng)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(yīng)用。

類加載器除了能用來(lái)加載類，還能用來(lái)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(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader),它是屬于虛擬機(jī)自身的一部分，用C++實(shí)現(xiàn)的，主要負(fù)責(zé)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(jī)識(shí)別的文件。它等于是所有類加載器的爸爸。

2、擴(kuò)展類加載器(Extension ClassLoader),它是Java實(shí)現(xiàn)的，獨(dú)立于虛擬機(jī)，主要負(fù)責(zé)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(kù)。

3、應(yīng)用程序類加載器(Application ClassLoader),它是Java實(shí)現(xiàn)的，獨(dú)立于虛擬機(jī)。主要負(fù)責(zé)加載用戶類路徑(classPath)上的類庫(kù)，如果我們沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自定義的類加載器那這玩意就是我們程序中的默認(rèn)加載器。

什么是雙親委派機(jī)制

上圖：

在這里插入圖片描述

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：如果一個(gè)類加載器需要加載類，那么首先它會(huì)把這個(gè)類請(qǐng)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(dāng)父加載器無(wú)法完成這個(gè)請(qǐng)求時(shí)，子類才會(huì)嘗試去加載。這里的雙親其實(shí)就指的是父類，沒(méi)有mother。父類也不是我們平日所說(shuō)的那種繼承關(guān)系，只是調(diào)用邏輯是這樣。

也就是當(dāng)類加載器收到類加載的請(qǐng)求時(shí)候會(huì)首先調(diào)用父類（ClassLoader）的findLoadedClass方法，判斷類是否加載過(guò)，如果已經(jīng)加載過(guò)則直接返回，否則會(huì)將加載任務(wù)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(qǐng)求后，也會(huì)先判斷需要加載的類是否已經(jīng)加載過(guò)，如果加載過(guò)則結(jié)束，否則也會(huì)將加載任務(wù)委托給成員變量parent去進(jìn)行類加載。這里是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，直到將加載任務(wù)委托給Bootstrap ClassLoader 結(jié)束，如果Bootstrap ClassLoader也沒(méi)有找到則交給各個(gè)子類自己加載，一直到最后，如果沒(méi)有任何類加載器能加載則會(huì)拋出ClassNotFoundException。

為什么要設(shè)計(jì)雙親委派機(jī)制？

沙箱安全機(jī)制

自己寫(xiě)的java.lang.String.class類不會(huì)被加載,這樣可以防止核心API庫(kù)被隨意篡改。為了不讓我們寫(xiě)String類，類加載采用委托機(jī)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(méi)有機(jī)會(huì)加載。而String類是Bootstrap加載器加載的，就算自己重寫(xiě)，也總是使用Java系統(tǒng)提供的String，自己寫(xiě)的String類根本沒(méi)有機(jī)會(huì)得到加載。

避免類的重復(fù)加載

當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類, 就沒(méi)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(jī)中的唯一性

問(wèn)題：由不同類加載器加載同一個(gè)類，實(shí)例化為對(duì)象。使用instanceof判斷該對(duì)象與該類的歸屬，請(qǐng)問(wèn)結(jié)果是true還是false？

答案是false。

驗(yàn)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(duì)于任意一個(gè)類，都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身一同確立其在Java虛擬機(jī)中的唯一性，每一個(gè)類加載器，都擁有一個(gè)獨(dú)立的類名稱空間。這句話可以表達(dá)得更通俗一些：比較兩個(gè)類是否“相等”，只有在這兩個(gè)類是由同一個(gè)類加載器加載的前提下才有意義，否則，即使這兩個(gè)類來(lái)源于同一個(gè)Class文件，被同一個(gè)虛擬機(jī)加載，只要加載它們的類加載器不同，那這兩個(gè)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(gè)對(duì)象確實(shí)是類Practice.Java.ClassLoaderTest實(shí)例化出來(lái)的對(duì)象，但從第二句可以發(fā)現(xiàn)，這個(gè)對(duì)象與類Practice.Java.ClassLoaderTest做所屬類型檢查的時(shí)候卻返回了false。

這是因?yàn)樘摂M機(jī)中存在了兩個(gè)ClassLoaderTest類，一個(gè)是由系統(tǒng)應(yīng)用程序類加載器加載的，另外一個(gè)是由我們自定義的類加載器加載的。雖然都來(lái)自同一個(gè)Class文件，但依然是兩個(gè)獨(dú)立的類，做對(duì)象所屬類型檢查時(shí)結(jié)果自然為false。