java类加载的双亲委派机制是什么
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一个编译后的class文件,想要在JVM中运行,就需要先加载到JVM中。java中将类的加载工具抽象为类加载器,而通过加载工具加载类文件的具体方式被称为双亲委派机制。
知识点
类加载器:通过一个类全限定名称来获取其二进制文件(.class)流的工具。
前述
首先明确一点,Java中类是描述一类对象的行为和状态,拥有封装、继承、多态特征。而类加载器这个对象在类结构上都是抽象类ClassLoader的子类
public abstract class ClassLoader {...}
根据具体功能不同,JDK提供了多个具体子类,例如:ExtClassLoader、AppClassLoader、URLClassLoader、MethodUtil等。
再明确一点,有了类加载功能,但还是考虑实际使用。例如,了解java的都知道java底层使用的是c++。也就是说C++也可以实现类加载文件,也可以说是文件加载功能。在实际使用中也是这么做的,那么这部分被加载的类的加载器如何在Java中描述呢?下面来描述
JDK实际采用的类加载方式,被称为双亲委派机制。其主要分类如下,这是一种抽象概念
Bootstrap ClassLoader
系统类(rt.ar)的类加载器,采用C++代码加载
Extension ClassLoader
扩展类(ext.jar)的类加载器,采用ExtClassLoader加载
Application ClassLoader
用户类路径(classpath)上类的类加载器,采用AppClassLoader加载
自定义类加载器
自定义的类加载器,继承ClassLoader即可
双亲
既然称为双亲委派机制,则双亲是必须存在的。ClassLoader类存在一个parent属性。因此可以配置双亲。这个双亲是指ExtClassLoader和AppClassLoader,在JDK中则是这样设置:
ExtClassLoader.parent=null;
AppClassLoader.parent=ExtClassLoader
XXXClassLoader.parent=AppClassLoader
自定义的类加载器在构建时,如果未指定parent,则使用getSystemClassLoader()来获取父类加载器,而该方法默认获取的就是AppClassLoader。
以上的类加载方式,图示如下
委派
双亲设置之后,便可以委派了,委派过程也就是类文件加载过程,
protected Class> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 保证该类只加载一次 Class> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null) { // 存在父级类加载器则使用父级的父级类加载器进行加载 c = parent.loadClass(name, false); } else { // 不存在父级类加载器则尝试使用BootstrapClassLoader进行加载 c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 抛出类未找到异常说明父类加载器加载失败 } if (c == null) { // 父级类加载器未完成加载且BootstrapClassLoader也未完成加载则使用自己的加载方式 long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } }
文字描述下这段代码:
加载类文件之前,先验证是否被加载过了,如果加载过就不再加载,防止被覆盖掉,也防止多次加载浪费资源。然后获取类加载器的parent
如果parent不存在,则说明本身已经是ExtClassLoader了,则查询下类文件是否被Bootstrap ClassLoader加载过,找到就返回,否则返回null。
如果parent存在,则让父类加载器去加载类文件,这个过程是往上递推的,如 parent->parent->parent
以上流程处理完毕,如果发现返回的是null则说明已经递推到了Bootstrap ClassLoader且仍不能加载,则说明该类文件不符合所有的父类加载器的加载条件,于是便轮到自己来加载了。
上面说明中往上递推的过程就是委派了,而递推的方式是parent,于是就称为双亲委派机制。当然通俗理解是父类加载器优先加载模式。
后记
在委派流程,描述了在该类文件不符合所有的父类加载器的加载条件,于是便轮到自己来加载了。这里说明下加载条件
在Launcher指定了Bootstrap ClassLoader的加载文件夹System.getProperty("sun.boot.class.path");
这个主要就是JDK指定的\lib\rt包
在ExtClassLoader中指定了加载文件夹:String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");
这个主要就是JDK指定的\lib\ext包
在AppClassLoader中指定了加载文件夹:String var1 = System.getProperty("java.class.path");
都是环境变量,自行可配。这个主要指的是开发中的类路径
由于AppClassLoader与ExtClassLoader都继承了URLClassLoader因此都会进行加载条件判断,如果是自定义的则可以重写loadClass来绕过双亲委派。当然不论怎么重写,加载二进制流的方法会校验类文件不能是加载以java开头的包中的类,这个是绕不过去的。
自定义类加载器示例
代码
public class ConsumerClassLoaderDemo extends ClassLoader { public static void main(String[] args) throws Exception { ClassLoader myClassLoader = new ConsumerClassLoader(); Object obj = myClassLoader.loadClass("cn.tinyice.demo.classloader.ConsumerClassLoaderDemo").newInstance(); ClassLoader classLoader = obj.getClass().getClassLoader(); // BootStrapClassLoader在Java中不存在的,因此会是null while (null != classLoader) { System.out.println(classLoader); classLoader = classLoader.getParent(); } } } class ConsumerClassLoader extends ClassLoader { @Override public Class> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { String classFile = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class"; InputStream in = getClass().getResourceAsStream(classFile); if (null == in) { return super.loadClass(name); } byte[] bytes = new byte[in.available()]; in.read(bytes); return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); } catch (IOException e) { throw new ClassNotFoundException(name); } } }
控制台
cn.tinyice.demo.classloader.ConsumerClassLoader@12133b1 sun.misc.Launcher$AppClassLoader@b4aac2 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@f49f1c Process finished with exit code 0
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