• 双亲委派模型


    双亲委派模型

    #类加载器

    #加载类的开放性

    类加载器(ClassLoader)是 Java 语言的一项创新,也是 Java 流行的一个重要原因。在类加载的第一阶段“加载”过程中,需要通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流,完成这个动作的代码块就是 类加载器。这一动作是放在 Java 虚拟机外部去实现的,以便让应用程序自己决定如何获取所需的类。

    虚拟机规范并没有指明二进制字节流要从一个 Class 文件获取,或者说根本没有指明从哪里获取、怎样获取。这种开放使得 Java 在很多领域得到充分运用。

    #类加载器与类的唯一性

    类加载器虽然只用于实现类的加载动作,但是对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身共同确立其在 Java 虚拟机中的 唯一性。通俗的说,JVM 中两个类是否“相等”,首先就必须是同一个类加载器加载的,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,只要类加载器不同,那么这两个类必定是不相等的。

    这里的“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。

     

     

    #双亲委派模型

    类加载器种类

    Java 虚拟机的角度来说,只存在两种不同的类加载器:一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),这个类加载器使用 C++ 语言实现(HotSpot 虚拟机中),是虚拟机自身的一部分;另一种就是所有其他的类加载器,这些类加载器都有 Java 语言实现,独立于虚拟机外部,并且全部继承自 java.lang.ClassLoader

    从开发者的角度,类加载器可以细分为:

    • 启动(Bootstrap)类加载器:负责将 Java_Home/lib 下面的类库加载到内存中(比如 rt.jar)。由于引导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。
    • 标准扩展(Extension)类加载器:是由 Sun 的 ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader) 实现的。它负责将 Java_Home /lib/ext 或者由系统变量 java.ext.dir 指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。
    • 应用程序(Application)类加载器:是由 Sun 的 AppClassLoader(sun.misc.Launcher$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(System)加载器。

    除此之外,还有自定义的类加载器,它们之间的层次关系被称为类加载器的 双亲委派模型。该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该有自己的父类加载器,而这种父子关系一般通过组合(Composition)关系来实现,而不是通过继承(Inheritance)。

     

    双亲委派模型

    #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;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。

    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。

    #双亲委派模型的系统实现

     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。

    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

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