深入理解JVM—浅谈类加载器

类加载器初始化过程:
• 参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。
• sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计,保证一个JVM虚拟机内只有一个sun.misc.Launcher实例。 在Launcher构造方法内部,其创建了两个类加载器,分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。
• JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程序。

来自 https://blog.****.net/fwh66/article/details/106928607

双亲委派机制:
• JVM类加载器是有亲子层级结构的,如下图:
深入理解JVM—浅谈类加载器

• 这里类加载其实就有一个双亲委派机制,加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类,找不到再委托上层父加载器加载,如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类,则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。
• 比如我们的Math类,最先会找应用程序类加载器加载,应用程序类加载器会先委托扩展类加载器加载,扩展类加载器再委托引导类加载器,顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天没找到Math类,则向下退回加载Math类的请求,扩展类加载器收到回复就自己加载,在自己的类加载路径里找了半天也没找到Math类,又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器,应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类,结果找到了就自己加载了。。
• 双亲委派机制说简单点就是,先找父亲加载,不行再由儿子自己加载
• 我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码,AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法,该方法的大体逻辑如下:
o 首先,检查一下指定名称的类是否已经加载过,如果加载过了,就不需要再加载,直接返回。
o 如果此类没有加载过,那么,再判断一下是否有父加载器; 如果有父加载器,则由父加载器加载(即调用parent.loadClass(name, false);).或者是调用bootstrap类加载器来加载。
o 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类,那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

来自 https://blog.****.net/fwh66/article/details/106928607

为什么要设计双亲委派机制?
• 沙箱安全机制:自己写的java.lang.String.class类不会被加载,这样便可以防止核心API库被随意篡改
• 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,保证被加载类的唯一性 看一个类加载示例:

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自定义类加载器示例:
• 自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类,该类有两个核心方法,
o 一个是loadClass(String, boolean),实现了双亲委派机制,
o 还有一个方法是findClass,默认实现是空方法,所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

来自 https://blog.****.net/fwh66/article/details/106928607

Tomcat打破双亲委派机制:
• 以Tomcat类加载为例,Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?
• 我们思考一下:Tomcat是个web容器, 那么它要解决什么问题:

  1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序,不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份,因此要保证每个应用程序的类库都是独立的,保证相互隔离。
  2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则,如果服务器有10个应用程序,那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
  3. web容器也有自己依赖的类库,不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑,应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
  4. web容器要支持jsp的修改,我们知道,jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行,但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情, web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。
    • 再看看我们的问题:Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?
    • 答案是不行的。为什么?
    o 第一个问题,如果使用默认的类加载器机制,那么是无法加载两个相同类库的不同版本的,默认的类加器是不管你是什么版本的,只在乎你的全限定类名,并且只有一份。
    o 第二个问题,默认的类加载器是能够实现的,因为他的职责就是保证唯一性。
    o 第三个问题和第一个问题一样。
    o 我们再看第四个问题,我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载,jsp 文件其实也就是class文件,那么如果修改了,但类名还是一样,类加载器会直接取方法区中已经存在的,修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢?我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器,所以你应该想到了,每个jsp文件对应一个唯一的类加载器,当一个jsp文件修改了,就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器,重新加载jsp文件。
    Tomcat自定义加载器详解:
    深入理解JVM—浅谈类加载器

• tomcat的几个主要类加载器:
o commonLoader:Tomcat最基本的类加载器,加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问;
o catalinaLoader:Tomcat容器私有的类加载器,加载路径中的class对于Webapp不可见;
o sharedLoader:各个Webapp共享的类加载器,加载路径中的class对于所有Webapp可见,但是对于Tomcat容器不可见;
o WebappClassLoader:各个Webapp私有的类加载器,加载路径中的class只对当前Webapp可见,比如加载war包里相关的类,每个war包应用都有自己的WebappClassLoader,实现相互隔离,比如不同war包应用引入了不同的spring版本,这样实现就能加载各自的spring版本;
• 从图中的委派关系中可以看出:
o CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用,从而实现了公有类库的共用,而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。 WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。
o 而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件,它出现的目的就是为了被丢弃:当Web容器检测到JSP文件被修改时,会替换掉目前的JasperLoader的实例,并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。
• tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗?答案是:违背了。
o 很显然,tomcat 不是这样实现,tomcat 为了实现隔离性,没有遵守这个约定,每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件,不会传递给父类加载器,打破了双亲委派机制。
• 模拟实现Tomcat的webappClassLoader加载自己war包应用内不同版本类实现相互共存与隔离

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