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【Java】深入理解Java虚拟机6——类的加载器及双亲委派

【Java】深入理解Java虚拟机6——类的加载器及双亲委派

作者: renkuo | 来源:发表于2019-08-02 15:49 被阅读0次

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    类的加载器

    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。
    注: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。

        /**
         * 类加载器与instanceof关键字演示
         *
         * @author zzm
         */
        public class ClassLoaderTest {
            public static void main(String[] args)throws Exception {
                ClassLoader myLoader = new ClassLoader(){
                @Override
                public Class<?>loadClass(String name)throws ClassNotFoundException {
                    try {
                        String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".")+1)+".class";
                        InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                        if(is == null){
                            return super.loadClass(name);
                        }
                        byte[] b = new byte[is.available()];
                        is.read(b);
                        return defineClass(name, b,0,b.length);
                    } catch(IOException e){
                        throw new ClassNotFoundException(name);
                    }
                }
            };
                Object obj = myLoader.loadClass("org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest").
                newInstance();
                System.out.println(obj.getClass());
                System.out.println(obj instanceof org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest);
            }
        }
    

    运行结果:

    class org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest
    false
    

    根据结果分析,这个对象确实是类org.fenixsoft.classloading.ClassLoaderTest实例化出来的对象,但是返回结果为false,是因为虚拟机中存在了两个ClassLoaderTest类,一个是由系统应用程序类加载器加载的,另外一个是由我们自定义的类加载器加载的,虽然都来自同一个Class文件,但依然是两个独立的类,做对象所属类型检查时结果自然为false。

    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(Bootstrap ClassLoader),这个类加载器使用C++语言实现[1],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。

    启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

    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(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)类库加载到虚拟机内存中。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,如下:

        /**
        Returns the class loader for the class.Some implementations may use null to
        represent the bootstrap class loader.This method will return null in such
        implementations if this class was loaded by the bootstrap class loader.
         */
        public ClassLoader getClassLoader(){
            ClassLoader cl = getClassLoader0 ();
            if (cl == null)
                return null;
            SecurityManager sm = System . getSecurityManager ();
            if (sm! = null){
            ClassLoader ccl = ClassLoader . getCallerClassLoader ();
            if (ccl! = null&&ccl! = cl&&!cl.isAncestor(ccl)){
            sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
        }
        }
            return cl;
        }
    
    扩展类加载器(Extension ClassLoader)

    这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext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。

    应用程序类加载器(Application ClassLoader)

    这个类加载器由sun.misc.Launcher $AppClassLoader实现。这个类加载器是ClassLoader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。

    双亲委派模型(Parents Delegation Model)

    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(Inheritance)的关系来实现,而是都使用组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。
    注:它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是: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。
    注:使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系,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。

    类加载器双亲委派模型

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