JVM的類加載器和雙親委派模式實例分析

這篇文章主要講解了“JVM的類加載器和雙親委派模式實例分析”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“JVM的類加載器和雙親委派模式實例分析”吧！

類加載器

Java虛擬機設計團隊有意把類加載階段中的“通過一個類的全限定名來獲取描述該類的二進制字節流”這個動作放到Java虛擬機外部去實現，以便讓應用程序自己決定如何去獲取所需的類。實現這個動作的代碼被稱為“類加載器”（ClassLoader）。

對于任意一個類，都必須由加載它的類加載器和這個類本身一起共同確立其在Java虛擬機中的唯一性，每一個類加載器，都擁有一個獨立的類名稱空間。這句話可以表達得更通俗一些：比較兩個類是否“相等”，只有在這兩個類是由同一個類加載器加載的前提下才有意義，否則，即使這兩個類來源于同一個Class文件，被同一個Java虛擬機加載，只要加載它們的類加載器不同，那這兩個類就必定不相等。

1、啟動類加載器

可通過在控制臺輸入指令，使得類被啟動類加器加載，它是用C++寫的，看不到源碼；其他類加載器是用Java寫的，說白了就是一些Java類，比如擴展類加載器、應用類加載器。

//查詢所有被啟動類加載器加載的類
URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
for (URL url : urls) {
    System.out.println(url);
}

//查詢到的結果
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/classes

由上可以看出啟動類加載的都是jre和jre/lib目錄下的核心庫，具體路徑要看你的jre安裝在哪里。

2、拓展類加載器

如果classpath和JAVA_HOME/jre/lib/ext 下有同名類，加載時會使用拓展類加載器加載。當應用程序類加載器發現拓展類加載器已將該同名類加載過了，則不會再次加載

URL[] urls = ((URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader().getParent()).getURLs();
for (URL url : urls) {
    System.out.println(url);
}

file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/access-bridge-64.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/cldrdata.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/dnsns.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/dns_sd.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/jaccess.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/jfxrt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/localedata.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/nashorn.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunec.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunjce_provider.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunmscapi.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/sunpkcs11.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jre1.8.0_131/lib/ext/zipfs.jar

這些類庫具體是什么不重要，只需要知道不同的類庫可能是被不同的類加載器加載的。

3、應用程序類加載器

URL[] urls = ((URLClassLoader) ClassLoader.getSystemClassLoader()).getURLs();
for (URL url : urls) {
    System.out.println(url);
}

file:/{項目工程目錄}/bin/

這是當前java工程的bin目錄，也就是我們自己的Java代碼編譯成的class文件所在。

4、雙親委派模式

雙親委派模式，調用類加載器ClassLoader 的 loadClass 方法時，查找類的規則。

loadClass源碼

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 首先查找該類是否已經被該類加載器加載過了
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        //如果沒有被加載過
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //看是否被它的上級加載器加載過了 Extension的上級是Bootstarp，但它顯示為null
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    //看是否被啟動類加載器加載過
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
                //捕獲異常，但不做任何處理
            }
            if (c == null) {
                //如果還是沒有找到，先讓拓展類加載器調用findClass方法去找到該類，如果還是沒找到，就拋出異常
                //然后讓應用類加載器去找classpath下找該類
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);
                // 記錄時間
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

有一個描述類加載器加載類過程的術語：雙親委派模型。然而這是一個很有誤導性的術語，它應該叫做單親委派模型（Parent-Delegation Model）。但是沒有辦法，大家都已經這樣叫了。所謂雙親委派，這個親就是指ClassLoader里的全局變量parent，也就是父加載器。

雙親委派的具體過程如下：

• 當一個類加載器接收到類加載任務時，先查緩存里有沒有，如果沒有，將任務委托給它的父加載器去執行。

• 父加載器也做同樣的事情，一層一層往上委托，直到最頂層的啟動類加載器為止。

• 如果啟動類加載器沒有找到所需加載的類，便將此加載任務退回給下一級類加載器去執行，而下一級的類加載器也做同樣的事情。

• 如果最底層類加載器仍然沒有找到所需要的class文件，則拋出異常。

• 所以是一條線傳上再傳下，并沒有什么“雙親”。

為什么要雙親委派？

答：確保類的全局唯一性。

如果你自己寫的一個類與核心類庫中的類重名，會發現這個類可以被正常編譯，但永遠無法被加載運行。因為你寫的這個類不會被應用類加載器加載，而是被委托到頂層，被啟動類加載器在核心類庫中找到了。如果沒有雙親委托機制來確保類的全局唯一性，誰都可以編寫一個java.lang.Object類放在classpath下，那應用程序就亂套了。

從安全的角度講，通過雙親委托機制，Java虛擬機總是先從最可信的Java核心API查找類型，可以防止不可信的類假扮被信任的類對系統造成危害。

5、自定義類加載器

如果我們自己去實現一個類加載器，基本上就是繼承ClassLoader之后重寫findClass方法，且在此方法的最后調包defineClass。

5.1、使用場景

• 想加載非 classpath 隨意路徑中的類文件

• 通過接口來使用實現，希望解耦時，常用在框架設計

• 這些類希望予以隔離，不同應用的同名類都可以加載，不沖突，常見于 tomcat 容器

5.2、步驟

• 繼承ClassLoader父類

• 要遵從雙親委派機制，重寫 ?ndClass 方法

• 不是重寫loadClass方法，否則不會走雙親委派機制

• 讀取類文件的字節碼

• 調用父類的 de?neClass 方法來加載類

• 使用者調用該類加載器的 loadClass 方法

protected Class<?> findClass(final String name) throws ClassNotFoundException {
    // 1、安全檢查
    // 2、根據絕對路徑把硬盤上class文件讀入內存
    byte[] raw = getBytes(name); 
    // 3、將二進制數據轉換成class對象
    return defineClass(raw);
}

感謝各位的閱讀，以上就是“JVM的類加載器和雙親委派模式實例分析”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對JVM的類加載器和雙親委派模式實例分析這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！