摸个鱼的功夫，搞懂双亲委派机制

Posted 2022-03-17 _陈哈哈

  大家好，我是陈哈哈，北漂儿五年~

  一路走来，随着对技术的不断探索，发现不会的也愈来愈多。相信不少朋友和我一样，日积月累才是最有效的学习方式！想起高三时同桌小姐姐的座右铭：只有沉下去，才能浮上来。共勉（juan）。

  说到双亲委派机制，首先你得搞清楚啥是ClassLoader（类加载器）。

  我们知道Java是运行在JVM虚拟机中的，它是怎么运行的呢？其实，我们在IDE中编写的Java源代码在启动时，会被编译器编译成.class的字节码文件。然后由ClassLoader负责将这些class文件给加载到JVM内存中，转为Class对象再去调用或执行。

  JVM预定义了三种类加载器，自上而下包括：Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）、Extension ClassLoader (拓展类加载器)、Application ClassLoader（应用程序类加载器）。当然，也可以自定义多个其他的CustomClassLoader（自定义类加载器）。

  在《深入理解java虚拟机》一书中，针对我们常用的Tomcat服务器，描述了Tomcat自定义了多个类加载器，这些类加载器按照经典的双亲委派模型来实现，如下图所示：

  为了方便理解，本文仅基于主要的三种进行解释，其余自定义类加载器不再赘述。

• Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）:主要负责加载核心的类库（如java.lang.*），JVM_HOME/lib目录下的jar，以及构造Extension ClassLoader 和 Application ClassLoader 这俩类加载器。具体启动类加载器加载到的路径可通过System.getProperty(“sun.boot.class.path”)查看。
• Extension ClassLoader（拓展类加载器）：主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar。具体启动类加载器加载到的路径可通过System.getProperty("java.ext.dirs")查看。
• Application ClassLoader（应用程序类加载器）:主要负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器，默认就是用这个加载器。具体启动类加载器加载到的路径可通过System.getProperty("java.class.path")查看。

CustomClassLoader（其他的自定义类加载器）:主要负责加载应用程序的主函数类

那么当一个xxx.class文件被加载时的流程是什么样呢？

  如上图所示；对于预定义的三种类加载器，首先会在Application ClassLoader中检查是否加载过，如果之前加载过那就无需再加载了，每一级的类加载器都有自己的缓存，直接从缓存中取出使用；

  如果Application ClassLoader没有加载过，那么会拿到父加载器，调用父加载器的loadClass方法。其父类同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。类似递归的检查过程，截至到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。

  直到Bootstrap ClassLoader，已经没有父加载器了，这时候说明该.class必须重新加载，首先考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

  那么有同学问了，为什么要从Application ClassLoader开始加载？想要实现双亲委派，直接从Bootstrap ClassLoader 开始加载不就行了？为什么还要向上委派一次？

  原理上讲双亲委派机制是向上查找，向下加载。向上查找是因为每个加载器有一个缓存，如果向上查找的时候发现加载器里面有数据了就直接返回不需要去jar包里面查找加载了，如果没有在向上查找，如果都没有再向下加载，节省资源，感觉也算是时间换空间。

  可以在你的IDE中搜索下ClassLoader,然后打开java.lang包下的ClassLoader类。然后找到loadClass方法，如下：

    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException 
        return loadClass(name, false);
    

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    
            // 首先，检查是否已经被类加载器加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) 
                try 
                    // 存在父加载器，递归的交由父加载器
                    if (parent != null) 
                        c = parent.loadClass(name, false);
                     else 
                        // 直到最上面的Bootstrap类加载器
                        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.
                    c = findClass(name);
                
            
            return c;
    

  按照双亲委派模型来加载类感觉好麻烦，JDK为什么要这么玩儿呢？

• 提高安全性

  为了保护系统核心类不被篡改。如果用户编写了一个 java.lang.Object 这种核心类，功能和系统 Object 类相同，却可能植入了恶意代码。有了双亲委派模型，自定义的 Object 类是不会被加载的，JVM启动时就会通过bootstarp类加载器把rt.jar下面的Object类加载进来，而不会加载自定义的 Object 类。因此自己重写的同名类永远不会被加载。

  那如果rt.jar下的核心类被改了呢？其实也不用担心，jvm类加载流程是加载并验证，有验证那些字节码文件是否合法的程序，你修改了就不属于合法的字节码文件了。

• 防止程序混乱

  首先明确，jvm判定两个对象同属于一个类型：同名类实例化，实例对应的同名类的加载器必须相同。

  要是每个加载器都自己加载的话，那么可能会出现多个 Object 类，导致混乱。