JVM理论：（三/6）类加载器双亲委派

Posted 2020-12-26 zjxiang

一、类与类加载器

　　允许类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作可以让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

　　类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。

　　比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。这里所指的“相等”，包括代表类的Class对象的equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法的返回结果，也包括使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况。

 

二、双亲委派模型

　　从Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器，使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分。另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

　　从Java开发人员的角度来看，类加载器还可以划分得更细致一些，绝大部分Java程序都会使用到以下3种系统提供的类加载器：

　　1）启动类加载器，这个类将器负责将存放在＜JAVA_HOME＞lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中（仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）。启动类加载器无法被Java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给引导类加载器，那直接使用null代替即可。

　　2）扩展类加载器，负责加载＜JAVA_HOME＞libext目录中的，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

　　3）应用程序类加载器，是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

　　我们的应用程序都是由这3种类加载器互相配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。

双亲委派模型的层次关系

　　双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是都使用组合关系来复用父加载器的代码。

　　下图展示的类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。并不是一个强制性的约束模型，而是Java设计者推荐给开发者的一种类加载器实现方式。

　　　

双亲委派模型的工作过程

　　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，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型的好处 

　　有一个显而易见的好处就是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。

　　例如类java.lang.Object，它存放在rt.jar之中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载，因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。

　　相反，如果没有使用双亲委派模型，由各个类加载器自行去加载的话，如果用户自己编写了一个称为java.lang.Object的类，并放在程序的ClassPath中，那系统中将会出现多个不同的Object类，Java类型体系中最基础的行为也就无法保证，应用程序也将会变得一片混乱。

双亲委派模型代码实现

　　实现双亲委派的代码都集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中。代码如下。

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, Boolean resolve) throws ClassNotFoundException{
    //1 检查请求的类是否已经被加载过  
    Class c = findLoadedClass(name);
    if(c == null){ 
        try{
            if(parent != null){ 
                //2 没有则调用父类加载器的loadClass()方法；
                c = parent.loadClass(name, false);
            }else{  
                //3 若父类加载器为null，则使用启动类加载器作为父加载器；
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        }catch(ClassNotFoundException e){
            //4 父类加载器无法完成类加载请求，抛出ClassNotFoundException异常  
        }
        if(c == null){
            //5 在父类加载器无法加载时，再调用本身的findClass方法进行类加载
            c = findClass(name);
        }
    }
    if(resolve){
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}

　　逻辑为：先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父加载器的loadClass()方法，若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父类加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()方法进行加载。

小例子

package java.lang;
public class String{
    public static void main(String[] args ){    
    }
}

输出结果：
错误: 在类 java.lang.String 中找不到主方法, 请将主方法定义为:
   public static void main(String[] args)

　　这里的String类不是明明有main方法吗？根据双亲委托模型java.lang.String最后会委托给启动类加载器Bootstrap ClassLoader加载，Bootstrap ClassLoader只能加载JAVA_HOMEjrelib中的class类(J2SE API)，J2SE API中确实有一个java.lang.String，但这个类和我们自定义的类不同，Bootstrap ClassLoader以为找到了这个类，就开始加载J2SE API中的java.lang.String，但这个类是没有main方法的。

 

参考链接：

　　https://blog.csdn.net/lxlmycsdnfree/article/details/72841841