第二节类加载器和双亲委派机制

小鱼儿 2022-12-07 15:24 159阅读 0赞

一、类加载器系统

0、类加载器模型

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1、类加载器的概念

通过类的全限定名来获取此类的二进制流描述的代码称为类加载器。类加载器是在JVM外部实现的，目的是为了让应用可以去加载自定义的类。

2、类加载器的分类以及作用

（1）启动类加载器【BootstrapLoader】：没有实体，只是一段定义加载的逻辑，本质上调用的是“sun/launch/LauncherHelper”，执行该类的checkAndLoadMain()方法

（2）扩展类加载器【ExtClassLoader】：逻辑上的父类为null

（3）应用程序/系统类加载器【ApplicationClassLoader】：逻辑上的父类是ExtClassLoader，程序默认的类加载器

3、类加载器比较

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 类加载器 </td> 
 <td> 实现语言 </td> 
 <td> 所在位置 </td> 
 <td> 加载的内容 </td> 
 <td> 实现 </td> 
 <td> 最终父类 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Bootstrap ClassLoader </td> 
 <td> C++ </td> 
 <td> JVM内部 </td> 
 <td> 1、%JAVA_HOME%\lib\rt.jar 2、被-Xbootclasspath指定路径中的文件 </td> 
 <td> C++代码实现 </td> 
 <td> 无 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Extension ClassLoader </td> 
 <td> Java </td> 
 <td> JVM外部 </td> 
 <td> 1、%JAVA_HOME%\lib\ext\*.jar 2、被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库 </td> 
 <td> sun.misc.Launcher$ExtClassLoader </td> 
 <td> ClassLoader </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Application ClassLoader </td> 
 <td> Java </td> 
 <td> JVM外部 </td> 
 <td> CLASS_PATH所指定的路径 </td> 
 <td> sun.misc.Launcher$AppClassLoader </td> 
 <td> ClassLoader </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

4、其他知识点

（1）线程上下文类加载器：

a、加载时机：在加载checkAndLoadMain()方法执行过程中加载的

b、设计目的：为了解决JNDI服务调用独立厂商提供的应用程序下的JNDI接口（SPI）。

c、设置赋值：可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置；

如果创建线程是还未设置，它将从父线程中继承一个；

如果应用程序全局范围内都没有设置的话，那这个类加载器默认就是应用程序类加载器。

d、应用范围：Java中所有涉及到SPI的加载动作都用的是线程上下文加载器方式，比如JDBC、JNDI、JCE、JBI和JAXB等等

扩展：JNDI，Java命名和目录接口，用于对资源进行集中的管理和查找。OSGi：此环境下的双亲委派模式是网状结构而非树状结构。

（2）类加载的空间：类加载器加载的类会进行分开存储，不同的类加载器加载同一个文件时会存放到方法区不同的区域。即使全限定名相同的类，被不同的类加载器加载，两者的返回值也是不同的。

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三、双亲委派模型（Parents Delegation Model）

0、双亲委派模型

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1、双亲委派模型定义

（1）除BootstrapClassLoader外，其他加载器必须要有自己的父类加载器。这里的父类加载器一般以组合的关系，而不是使用继承的关系。

（2）当一个类加载器接收到类加载请求时，先校验此类是否被加载，如果没有，则会把加载任务委托给父类去做，父类同理会继续向上委托，直到BootstrapClassLoader也无法加载时，子类加载器才会尝试自己加载。

（3）优点：双亲委派使得类的加载具有层级关系，由于是层层向上传递的，所以加载过的类不会被重复加载。在安全性能上，防止了外部类对系统类的修改，保证了JVM的安全性。

2、双亲委派的实现

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四、打破双亲委派

1、双亲委派的局限性

（1）无法实现非双亲委派

（2）无法实现向下委派

2、打破双亲委派的方法

（1）不委派

（2）向下委派（SPI\[Service Provider Interface\]机制中的一部分）

3、SPI【Service Provider Interface】机制

（1）概念：SPI是一种服务发现机制，它通过在classPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件，自动加载文件里所定义的类。它打破了双亲委派机制。

（2）应用场景：JDBC、Spring的发现机制、Dubbo等

问题：

1、sun/launch/LauncherHelper中是否有main方法，如果类没有main方法如何实现类加载器的加载？

答：LauncherHelper是c++编写的代码，类加载器的加载和main方法无关，和checkAndLoaderMain()方法有关。

2、自定义类加载器是如何实现的？（实现自定义类加载器）

答：继承ClassLoader并实现findClass()方法，JDK1.2后，不推荐覆盖loadClass()实现。

3、可以研究一下System.getPropertis()方法到底获取的是什么东西

答：获取的是系统的信息，比如虚拟机以及相关配置信息、项目路径编码等信息、环境变量配置等信息。

4、双亲委派在向上委派时没有找到类时会抛异常，那么rt.jar等jar包中的类是什么时候被加载到方法区的呢？

答：所有的类都是在使用的时候加载的。rt.jar中的一些类可以在启动时预先加载，比如String、Integer等等

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5、如果手动放到jre中一个自定义的jar包，是否会被加载？如果可以被加载，这个自定义的jar是否会影响到JVM的安全性？JVM是如何保证自己不被外来jar破坏自己的？

答：不会被加载。JVM会加载指定的jar。JVM对rt.jar等包中的cclaa文件有校验处理，所以从外部更改这些class文件在加载时是无法通过JVM校验的。

6、双亲委派中，父类加载不了就由子类加载，算是一种向下委派吧？

答：准确的来说，并不是由子类加载，而是由线程上下文类加载器加载。只不过线程上下文在启动的时候被赋值的

ApplicationClassLoader的类加载器加载。

7、深入理解SPI原理，并根据例子理解SPI是如何打破双亲委派，根据什么原理正确加载指定路径下的类的，是反射吗？如果有多个实现类，如何知道加载哪一个？(以数据库驱动类为例)

答：（1）从META-INF/services/java.sql.Driver文件得到实现类名字DriverA，并通过反射Class.forName("xx.xx.DriverA")来加载实现类；

（2）Class.forName()方法默认使用的是当前类的ClassLoader。由于JDBC在DriverManager类里面调用Driver，所以当前类为DriverManager（此类在rt.jar中，由BootstrapClassLoader加载）的类加载器是BootstrapClassLoader；

（3）由于BootstrapClassLoader无法加载rt.jar外的类（xx.xx.DriverA），所以程序不得不通过AppClassLoader去加载实现类，这就出现了父类加载器去调用子类加载器去加载类。打破了“子类加载器先调用父类加载器加载，加载不了再由自身加载”的机制（即打破了双亲委派机制）

8、JVM的沙箱怎么实现的？

答：可以参考此篇博客：[https://blog.csdn.net/liyazhou0215/article/details/76794480?utm\_source=blogxgwz9][https_blog.csdn.net_liyazhou0215_article_details_76794480_utm_source_blogxgwz9]

（1）类装载器机制：类装载器根据唯一的命名空间加载特定的类，JVM会去加载特定jar中的类，避免了恶意类的代码加载。

（2）Class文件检验器机制：Class文件检验器校验class文件内容的内部结构的正确性，杜绝了对特定类的篡改（比如篡改了String类时，Class文件检验器会校验出是否被篡改）

（3）内置于Java虚拟机的安全特性：JVM装载的一个类，内置的安全机制操作

（4）安全管理器以及Java API：安全管理器是一个单独的对象，它在访问控制对于外部资源的访问中起中枢的作用

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[https_blog.csdn.net_liyazhou0215_article_details_76794480_utm_source_blogxgwz9]: https://blog.csdn.net/liyazhou0215/article/details/76794480?utm_source=blogxgwz9