JVM学习笔记——类加载器

灰太狼 2023-07-01 08:45 18阅读 0赞

##### 什么是类加载器，类加载器有哪些? #####

虚拟机设计团队把类加载阶段中的`"通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流"`这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块成为`"类加载器"`。  
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主要有以下四种类加载器:

*  `启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)`：

负责存放在`<JAVA_HOME>\lib`目录中的，或者被`-Xbootclasspath`参数所指定的路径中，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。简单点理解：`用来加载Java核心类库，无法被Java程序直接引用`。

*  `扩展类加载器(Extensions ClassLoader)`：

这个加载器由`sun.misc.Launcher$ExtClassLoader`实现，她伏在加载<JAVA\_HOME>\\lib\\ext目录中的，或者被`java.ext.dirs`系统变量所制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。简单点理解：`它用来加载Java的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类`。

*  `系统类加载器（Application ClassLoader)`：

应用程序类加载器，这个类加载器由`sun.misc.Launcher$AppClassLoader`实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的`getSystemClassLoader()`方法的返回值，所以一般也称他为系统类加载器。他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定义一过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

*  `用户自定义类加载器`：通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现。

##### 什么是双亲委派模型 #####

类加载器之间的这种层次关系，称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，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的关系来实现，而是都是用组合关系来复用父加载器的代码。

`双亲委派模型的工作过程`：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要的类）时，子类加载器才会尝试自己去加载

##### 为什么要使用双亲委派模型？ #####

使用双亲委派模型，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中，无论哪个类加载器要加载这个类，始终都要委派给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，假如用户自己编写了一个称为java.lang.Object的类，并放在程序的ClassPath中，那么系统就会出现多个不同的Object类，那么程序也将会变得一片混乱（如果真的这样做，将会发现正常编译，但运行失败，即使使用自定义的类加载器，强行用defaineClass()方法去加载一个以“java.lang”开头的类也不会成功，如果这样做，将会收到一个由虚拟机自己抛出的“java.lang.SecurityException:Prohibited package name:java.lang”）。

##### 如何破坏双亲委派模型？ #####

这并非是不可能的事情，一个典型的例子便是JNDI服务，它的代码由启动类加载器去加载(在JDK1.3时放进rt.jar)，但JNDI的目的就是对资源进行集中管理和查找，它需要调用独立厂商实现部署在应用程序的classpath下的JNDI接口提供者(SPI, Service Provider Interface)的代码，但启动类加载器不可能“认识”之些代码，该怎么办？

为了解决这个困境，Java设计团队只好引入了一个不太优雅的设计：`线程上下文件类加载器(Thread Context ClassLoader)`。这个类加载器可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置，如果创建线程时还未设置，它将会从父线程中继承一个；如果在应用程序的全局范围内都没有设置过，那么这个类加载器默认就是应用程序类加载器。

有了线程上下文类加载器，JNDI服务使用这个线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码，也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载动作，这种行为实际上就是打通了双亲委派模型的层次结构来逆向使用类加载器，已经违背了双亲委派模型，但这也是无可奈何的事情。

Java中所有涉及SPI的加载动作基本上都采用这种方式，例如JNDI,JDBC,JCE,JAXB和JBI等。

双亲委派模型的第三次“被破坏”是由于用户对程序的动态性的追求导致的，例如OSGi的出现。在OSGi环境下，类加载器不再是双亲委派模型中的树状结构，而是进一步发展为网状结构。

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