《深入理解Java虚拟机》笔记 第七章 虚拟机加载机制及双亲委派模型

 
 

站在虚拟机的角度上，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，是虚拟机自身的一部分；

 
 

另外一种就是其它所有的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全部继承自java.lang.ClassLoader。

 

从Java开发人员的角度看，类加载器还可以划分得更细一些，如下：

 
 

1.启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：这个类加载器负责将放置在<JAVA_HOME>\lib目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定路径中的，并且是虚拟机能识别的(仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放置在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程序直接使用。

 
 

2.扩展类加载器(Extension ClassLoader)：这个类加载器由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。

 
 

3.应用程序类加载器(Application ClassLoader)：这个类加载器由sum.misc.Launcher.$AppClassLoader来实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值，所以一般也被称为系统类加载器。它负责加载用户类路径上所指定的类库，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。

 
 

应用程序由这三种类加载器互相配合进行加载的，如果有必须，还可以加入自己定义的类加载器。这些类加载器之间的关系一般如下图：

 
 



 
 

上图中展示的类加载器之间的层次关系，就称为类加载器的双亲委派模型(Parents Delegation Model)。

 
 

双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。

 
 

这里的类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而是使用组合关系来复用父加载器的代码。

 
 

双亲委派模型的式作过程是：

 
 

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全这个加载请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

 
 





 
 

 
 



 
 



 
 

双亲委派模型的破坏

 

双亲委派模型的第一次"被破坏"其实发生在双亲委派模型出现之前--即JDK1.2发布之前。

 
 

由于双亲委派模型是在JDK1.2之后才被引入的，而类加载器和抽象类java.lang.ClassLoader则是JDK1.0时候就已经存在

 
 

面对已经存在的用户自定义类加载器的实现代码，Java设计者引入双亲委派模型时不得不做出一些妥协。

 
 

为了向前兼容，JDK1.2之后的java.lang.ClassLoader添加了一个新的proceted方法findClass()

 
 

在此之前，用户去继承java.lang.ClassLoader的唯一目的就是重写loadClass()方法

 
 

因为虚拟在进行类加载的时候会调用加载器的私有方法loadClassInternal()

 
 

而这个方法的唯一逻辑就是去调用自己的loadClass()。

 
 

JDK1.2之后已不再提倡用户再去覆盖loadClass()方法，应当把自己的类加载逻辑写到findClass()方法中

 
 

在loadClass()方法的逻辑里，如果父类加载器加载失败，则会调用自己的findClass()方法来完成加载，这样就可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派模型的。

 

双亲委派模型的第二次"被破坏"是这个模型自身的缺陷所导致的

 
 

双亲委派模型很好地解决了各个类加载器的基础类统一问题(越基础的类由越上层的加载器进行加载)

 
 

基础类之所以被称为"基础"，是因为它们总是作为被调用代码调用的API。

 
 

但是，如果基础类又要调用用户的代码，那该怎么办呢。

 

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。了有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。