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JVM类加载-双亲委派机制

分类: 文章 • 2024-05-21 11:11:16

文章目录

类加载器种类

  • 启动类加载器(Bootstrap):负责将
    Java_Home/lib下面的类库加载到内存中（比如rt.jar）。由于启动类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用，所以不允许直接通过引用进行操作。
  • 扩展类加载器(Extension):它是由
    Sun的ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的。它负责将Java_Home
    /lib/ext或者由系统变量 java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用扩展类加载器。
  • 应用类加载器(Application):它是由 Sun的AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的。它负责将系统类路径（CLASSPATH）中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，因此一般称为系统加载器。
    还有自定义的类加载器，而这些类加载器之间存在着一种父子关系，具体如下图
    JVM类加载-双亲委派机制

双亲委派模型

过程

某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；当父类加载器无法完成此加载任务时，则使用自己的类加载器去加载。
使用双亲委派模型的好处在于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，它存在在rt.jar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Bootstrap ClassLoader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，如果没有双亲委派模型而是由各个类加载器自行加载的话，如果用户编写了一个java.lang.Object的同名类并放在ClassPath中，那系统中将会出现多个不同的Object类，程序将混乱。因此，如果开发者尝试编写一个与rt.jar类库中重名的Java类，可以正常编译，但是永远无法被加载运行。

实现

在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，先检查是否已经被加载过，若没有加载则调用父类加载器的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。如果父加载失败，则抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()方法进行加载。

protected synchronized Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)throws ClassNotFoundException{
	//check the class has been loaded or not
  	Class c = findLoadedClass(name);
  	if(c == null){
    	try{
        	if(parent  !=  null){
            	c = parent.loadClass(name, false);
          	} else {
            	c = findBootstrapClassOrNull(name);
         	}
     	}catch(ClassNotFoundException e){
        	//if throws the exception ,the father can not complete the load
     	}
     	if(c == null){
         	c = findClass(name);
     	}
 	}
 	if(resolve){
     	resolveClass(c);
 	}
 	return c;
}

注意，双亲委派模型是Java设计者推荐给开发者的类加载器的实现方式，并不是强制规定的。大多数的类加载器都遵循这个模型，但是JDK中也有较大规模破坏双亲模型的情况，例如线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)的出现，具体分析可以参见周志明著《深入理解Java虚拟机》。

几点思考

  • Java虚拟机的第一个类加载器是Bootstrap，这个加载器很特殊，它不是Java类，因此它不需要被别人加载，它嵌套在Java虚拟机内核里面，也就是JVM启动的时候Bootstrap就已经启动，它是用C++写的二进制代码（不是字节码），它可以去加载别的类。
    这也是我们在测试时为什么发现System.class.getClassLoader()结果为null的原因，这并不表示System这个类没有类加载器，而是它的加载器比较特殊，是BootstrapClassLoader，由于它不是Java类，因此获得它的引用肯定返回null。
  • 委托机制具体含义 　　
    当Java虚拟机要加载一个类时，到底派出哪个类加载器去加载呢？
    首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类（假设为类A）。
    注：当前线程的类加载器可以通过Thread类的getContextClassLoader()获得，也可以通过setContextClassLoader()自己设置类加载器。
    如果类A中引用了类B，Java虚拟机将使用加载类A的类加载器去加载类B。
    还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。
  • 委托机制的意义 — 防止内存中出现多份同样的字节码 比如两个类A和类B都要加载System类：
    如果不用委托而是自己加载自己的，那么类A就会加载一份System字节码，然后类B又会加载一份System字节码，这样内存中就出现了两份System字节码。
    如果使用委托机制，会递归的向父类查找，也就是首选用Bootstrap尝试加载，如果找不到再向下。这里的System就能在Bootstrap中找到然后加载，如果此时类B也要加载System，也从Bootstrap开始，此时Bootstrap发现已经加载过了System那么直接返回内存中的System即可而不需要重新加载，这样内存中就只有一份System的字节码了。

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