JVM类加载器：双亲委派机制沙箱安全机制

Posted 2021-08-18 征途黯然.

· 双亲委派机制、沙箱安全机制是JVM中类加载器系统的相关术语
· 在这之前，应该先了解JVM类加载器系统的相关概念

一、类加载器基础知识

    见下图1，java文件首先会被编译成class文件，class文件作为Java虚拟机的可识别文件，编译完成后，需要加载到内存。
    我们针对不同的class文件，会相应用到不同的类加载器。

· 引导类加载器：Bootstrap ClassLoader，也叫做启动类加载器/根类加载器，并不继承ClassLoader类。引导类加载器使用C/C++语言实现，在Java创立初期，C/C++在速度上占据优势，所以引导类加载器嵌套在JVM内部，用来加载Java核心类库，为Java加速。

· 扩展类加载器：Extension ClassLoader，继承了ClassLoader类。上层类加载器为引导类加载器。负责加载JRE的扩展目录，从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK系统安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的jar放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

· 系统类加载器：Application ClassLoader，也叫做应用程序类加载器，继承了ClassLoader类。系统类加载器主要加载日常开发中开发者自己编写的类。

· 自定义类加载器（狭义）：User-Defined ClassLoader，继承了ClassLoader类。狭义上的自定义类加载器，是开发人员自定义的一类加载器。但是从广义上来说，官方在Java虚拟机中规定将所有派生于抽象类ClassLoader的类加载器都划分为自定义类加载器。
    所以说（参考上图1），扩展类加载器、系统类加载器、自定义类加载器（狭义）都算作自定义类加载器。

注意，各个加载器是没有继承关系的，途中的箭头只是逻辑上的一种理解。

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二、双亲委派机制

核心解释：
    如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。

举个例子：
    假设我们在项目工程中写一个类叫做java.lang.Integer，此类在加载的时候，由于是我们自己写的，它对应的类加载器是系统类加载器，然后由于双亲委派机制，向上沿此路线传递：系统类加载器 --> 拓展类加载器 --> 启动类加载器，到了启动类加载器的时候，加载了核心类库中的java.lang.Integer。这样就防止了核心类被篡改，也可以防止类被重复加载。

得出双亲委派机制的优点：
    由上例：
    1、安全，可避免用户自己编写的类动态替换Java的核心类，如java.lang.String。，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。

    2、避免全限定命名的类重复加载（使用了findLoadClass()判断当前类是否已加载）。Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次

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三、沙箱安全机制

核心解释：
    主要用来防止恶意代码污染java源代码。
    自定义String类,但是在加载自定义String类的时候会率先使用引导类加载器加载,而引导类加载器在加载的过程中会先加载jdk自带的文件(rt.jar包中java\\lang\\String.class),报错信息说没有main方法就是因为加载的是rt.jar包中的String类。这样可以保证对java核心源代码的保护,这就是沙箱安全机制。