2021007期：双亲委派模型

Posted 2021-03-29 梅沙技术团队

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概念

双亲委派模型是指当类加载器收到类加载任务时，会先交由自己的父类加载器去尝试加载，最终会传递到BootstrapClassLoader，只有当父类加载器无法加载任务时才会尝试自己加载。

常见类加载器

BootstrapClassLoader（启动类加载器）：负责核心类库的加载，rt.jar，java.lang.*，JVM_HOME/lib目录下的，构造ExtClassLoader和AppClassLoader。

ExtClassLoader（拓展类加载器）：负责加载jre/lib/ext的jar。

AppClassLoader（系统类加载器）：加载应用程序的主函数类。

双亲委派模型的打破

Java SPI机制：SPI全称Service Provider Interface，用于接入产商自定义组件，例如JDBC。SPI的思想是系统抽象的各个模块有多种实现方案，例如JDBC，日志模块等。面向对象中，我们倾向于基于接口编程，模块直接不对实现类进行硬编码，否则会破坏开闭原则。为了能在模块装配的时候不需要在程序中显示声明，需要服务发现机制，SPI就是提供这样一个服务。

SPI的约定：当服务提供者提供服务接口后，在jar包下的META-INF/services/目录同时创建一个以服务接口命名的具体实现类文件。当外部程序装配模块的时候，能够以META-INF/services/里的配置文件找到具体的实现类并实例化。jdk中提供了java.util.ServiceLoader进行实现。

以JDBC为例，我们通常用以下方式获取数据库连接

1 2	String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb"; Connection conn = java.sql.DriverManager.getConnection(url, "name", "password");

getConnection()继续调用了重载的getConnection方法

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public static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info) throws SQLException { return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass())); }

重载的方法，省略若干代码，看注释可以知道此时得到的callerCL为null，那么就会执行Thread.currentThread().getContextClassLoader()并赋值给callerCL，而且后面调用isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)就是使用此时获取的类加载器进行类的加载。于是重点就是停留在Thread.currentThread().getContextClassLoader()。

private static Connection getConnection( String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException { /* * When callerCl is null, we should check the application's * (which is invoking this class indirectly) * classloader, so that the JDBC driver class outside rt.jar * can be loaded from here. */ ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null; synchronized(DriverManager.class) { // synchronize loading of the correct classloader. if (callerCL == null) { callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); } } ... ... ... for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) { // If the caller does not have permission to load the driver then // skip it. if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) { ... ... ... } else { ... ... ... } } ... ... ... } private static boolean isDriverAllowed(Driver driver, ClassLoader classLoader) { boolean result = false; if(driver != null) { Class<?> aClass = null; try { aClass = Class.forName(driver.getClass().getName(), true, classLoader); } catch (Exception ex) { result = false; } result = ( aClass == driver.getClass() ) ? true : false; } return result; } public ClassLoader getContextClassLoader() { if (contextClassLoader == null) return null; SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) { ClassLoader.checkClassLoaderPermission(contextClassLoader, Reflection.getCallerClass()); } return contextClassLoader; }

看一下getContextClassLoader方法，发现仅仅只是简单的校验就获取了。我们回到一开始的java.sql.DriverManager.getConnection(url, “name”, “password”)，这里的DriverManager，我们看一下它的初始化

private DriverManager(){} static { loadInitialDrivers(); println("JDBC DriverManager initialized"); } private static void loadInitialDrivers() { ... ... ... for (String aDriver : driversList) { try { println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver); Class.forName(aDriver, true, ClassLoader.getSystemClassLoader()); } catch (Exception ex) { println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex); } } } public static ClassLoader getSystemClassLoader() { initSystemClassLoader(); if (scl == null) { return null; } SecurityManager sm = System.getSecurityManager(); if (sm != null) { checkClassLoaderPermission(scl, Reflection.getCallerClass()); } return scl; }

构造方法被private修饰阻止了实例化，那么看一下静态代码块的loadInitialDrivers方法，省略若干代码，我们看一下ClassLoader.getSystemClassLoader()，发现了initSystemClassLoader()，继续往下看

private static synchronized void initSystemClassLoader() { if (!sclSet) { if (scl != null) throw new IllegalStateException("recursive invocation"); sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher(); if (l != null) { Throwable oops = null; scl = l.getClassLoader(); try { scl = AccessController.doPrivileged( new SystemClassLoaderAction(scl)); } catch (PrivilegedActionException pae) { oops = pae.getCause(); if (oops instanceof InvocationTargetException) { oops = oops.getCause(); } } if (oops != null) { if (oops instanceof Error) { throw (Error) oops; } else { // wrap the exception throw new Error(oops); } } } sclSet = true; } } public Launcher() { Launcher.ExtClassLoader var1; try { var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader(); } catch (IOException var10) { throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10); } try { this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1); } catch (IOException var9) { throw new InternalError("Could not create application class loader", var9); } Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader); ... ... ... }

这里就是实现的关键，注意initSystemClassLoader的以下代码段

sun.misc.Launcher l = sun.misc.Launcher.getLauncher(); scl = l.getClassLoader(); try { scl = AccessController.doPrivileged( new SystemClassLoaderAction(scl)); } catch (PrivilegedActionException pae) { oops = pae.getCause(); if (oops instanceof InvocationTargetException) { oops = oops.getCause(); } }

看一下getLauncher()

public Launcher() { Launcher.ExtClassLoader var1; try { var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader(); } catch (IOException var10) { throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10); } try { this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1); } catch (IOException var9) { throw new InternalError("Could not create application class loader", var9); } Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader); ... ... ... }

发现这里先获取了当前的系统加载器，然后将系统加载器，然后将系统加载器作为线程上下文加载器的父类，相当于构造链表一样。我们再看一下new SystemClassLoaderAction(scl)，发现这个类居然有个run方法，而且是使用java.system.class.loader作为实现的线程上下文加载器。

SystemClassLoaderAction(ClassLoader parent) { this.parent = parent; } public ClassLoader run() throws Exception { String cls = System.getProperty("java.system.class.loader"); if (cls == null) { return parent; } Constructor<?> ctor = Class.forName(cls, true, parent) .getDeclaredConstructor(new Class<?>[] { ClassLoader.class }); ClassLoader sys = (ClassLoader) ctor.newInstance( new Object[] { parent }); Thread.currentThread().setContextClassLoader(sys); return sys; }

到这里我们可以得出结论：对于SPI，通过配置文件java.system.class.loader的方式实现了额外的线程上下文加载器并用于加载SPI组件，于是就打破了双亲委派模型。其实我们平时实现自定义类加载器的方式也是打破双亲委派模型，我们通过重写findClass（1.2之前是通过重写loadClass）阻止使用双亲委派模型。

ps：为什么要使用自定义类加载器？因为系统类加载器只会加载指定目录下的class文件，想加载自己的文件就可以通过自定义ClassLoader，可以用于文件改动后不想重启Java程序的热加载。