类加载机制(2)-双亲委派模型

vlambda
2020-04-03

类加载机制(2)-双亲委派模型

类加载器

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称为“类加载器”。

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。例如：比较两个类是否“相等”，只有在这个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使这个类来自同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它的类加载器不同，那这两个类肯定不相等。

类加载器一般可以分为以下几类：

启动类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib目录中的所有类库
扩展类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的所有类库
引用程序加载器：负责加载classpath上指定的类库，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。
自定义加载器：用户自己定义的类加载器

双亲委派模型

双亲委派模型如图所示，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。它的工作过程是：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，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

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java.lang.Object在rt.jar包里，无论哪个类加载器加载这个类，最终都会委派给最顶端的启动类加载器进行加载，保证程序中所有的Object都是同一个类。比如用户自己编写了一个java.lang.Object类，并放在程序的ClassPath中，如果没有双亲委派模型，那程序会出现两个不同的Object类，这样的程序肯定会乱成一锅粥。

双亲委派模型的代码实现很简单，以下是在ClassLoader类中的加载代码

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    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;
        }
    }

源码中注释写了很详细，首先findLoadedClass(name)检查请求的类是否加载过了，然后parent.loadClass(name, false)父加载器加载，如果父类加载失败会抛出ClassNotFoundException异常，接着再调用本身的findClass(name)来进行加载。

结论

类加载机制使编译后的Class文件有条不紊的加载到虚拟机中，其中的双亲委派模型更是体现了加载过程的严谨。

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