双亲委派模型

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类与类加载器

类加载器非常重要,因为每个类加载器都有一个独立的类名称空间。比如我们要加载两个类,如果要比较两个类是否相等(包括equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法),只有在这两个类被同一个类加载器加载的前提下,比较才有意义。否则,即使两个类来自同一个class文件,被同一个JVM加载,但是加载它们的类加载器不同,则这两个类就不相等。这就相当于两个命名空间中的等价类LoaderA::C和LoaderB::C。

类加载器的种类

从一般角度来分的话,ClassLoader分为根加载器(Bootstrap ClassLoader)和其它的加载器。其中Bootstrap ClassLoader负责加载Java的核心类,由JVM实现(C++),而其它类加载器都由Java层实现并继承java.lang.ClassLoader。

更细分的话,ClassLoader分为:

  • Bootstrap ClassLoader(启动类加载器)负责将%JAVA_HOME%/lib目录中或-Xbootclasspath中参数指定的路径中的,并且是虚拟机识别的(按名称)类库加载到JVM中
  • Extension ClassLoader(扩展类加载器)负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext中的所有类库
  • Application ClassLoader(应用程序加载器) 负责ClassPath中的类库

双亲委派模型

JVM中类加载的机制——双亲委派模型。这个模型要求除了Bootstrap ClassLoader外,其余的类加载器都要有自己的父加载器。子加载器通过组合来复用父加载器的代码,而不是使用继承。在某个类加载器加载class文件时,它首先委托父加载器去加载这个类,依次传递到顶层类加载器(Bootstrap)。如果顶层加载不了(它的搜索范围中找不到此类),子加载器才会尝试加载这个类。

双亲委派模型

双亲委派模型最大的好处就是让Java类同其类加载器一起具备了一种带优先级的层次关系。这句话可能不好理解,我们举个例子。比如我们要加载顶层的Java类——java.lang.Object类,无论我们用哪个类加载器去加载Object类,这个加载请求最终都会委托给Bootstrap ClassLoader,这样就保证了所有加载器加载的Object类都是同一个类。如果没有双亲委派模型,那就乱了套了,完全可以搞出Root::Object和L1::Object这样两个不同的Object类。

双亲委派模型的实现比较简单,在java.lang.ClassLoader的loadClass方法中:

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;
        }
    }

总而言之,双亲委派模型有效解决了以下问题:

  • 每一个类都只会被加载一次,避免了重复加载
  • 每一个类都会被尽可能的加载(从引导类加载器往下,每个加载器都可能会根据优先次序尝试加载它)
  • 有效避免了某些恶意类的加载(比如自定义了Java。lang.Object类,一般而言在双亲委派模型下会加载系统的Object类而不是自定义的Object类)

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