【深入理解Java虚拟机】类加载器与双亲委派模型

类加载器

Java虚拟机设计团队有意把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流”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的类。实现这个动作的代码被称为“类加载器”(Class Loader)。

对于任意一个类,都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在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。简单来说就是:比较两个类是否相等,只有在他们是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。只要加载他们的类加载器不同,两个类必不相同。

JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader,除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.classLoader

启动类加载器 Bootstrap ClassLoader

C++语言实现,是虚拟机自身的一部分,其他类加载器独立存在于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类

java.lang.classLoader

负责加载<JAVA_HOME>\lib目录中,或通过-Xbootclasspath参数指定路径中,且被虚拟机认可的类。

【按照文件名识别,如rt.jar、tools.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载】。

扩展类加载器 Extension ClassLoader

负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中,或者被java.ext.dirs系统变量所指定路径中的所有的类库。

应用程序类加载器 Application ClassLoader

它负责加载用户类路径 (Classpath)上所有的类库。

如果应用程序中没有自定义过类加载器,认为该类加载器。

双亲委派模型

双亲委派模型的要求

除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应有自己的父类加载器,只不过这里的父子关系一般不是以继承的关系实现,而是以组合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
  • 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最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完成加载。

双亲委派模型的优点

  • 使用双亲委派模型来组织类加载器间的关系,使得Java中的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
  • 比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object,不管是哪个加载器加载这个类,最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载,这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象

双亲委派的代码实现

protected Class<?> loadClass(String name,boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 首先,检查请求的类是否已经被加载过了
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //不断调用父加载器的loadClass方法,直到BootstrapClassLoader
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name,false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException说明父类加载器无法完成加载请求
            }

            if (c == null) {
                // 在父类加载器无法加载时 再调用本身的findClass方法来进行类加载
                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;
    }
}
  1. 首先检查请求加载的类型是否已经被加载过,如果没有,则调用父加载器的loadClass方法
  2. 如果父加载器为null,则认使用启动类加载器作为父加载器
  3. 如果父加载器加载失败,抛出ClassNotFoundException异常,才调用自己的findClass方法

参考:

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