1.简介

2.类和类加载器

3.双亲委派模型

3.1 启动类加载器：

3.2 扩展类加载器

3.3应用程序类加载器

3.4 类加载器的双亲委派模型（Parents Delegation Model）

双亲委派模型的工作过程：

好处：

实现：

4.破坏双亲委派模型

1.简介

虚拟机设计团队把类加载阶段的“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。实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

它是在JVM外部实现的，以便让应用程序自己决定如何获取所需要的类。

2.类和类加载器

对于任何一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在JVM中的唯一性。

每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。即，比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那么这两个类就必定不相等。

“相等”：包括代表类对象的equals()方法、isAssignableFromo()方法、isInstance()方法的返回结果，也包括使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况。
如果没有注意到类加载器的影响，在某些情况下，可能会产生具有迷惑性的结果，如下代码：

package CSDNpattern;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;/*
*类加载器与instanceof关键字演示
*/
public class Test{public static void main(String[] args) throws Exception{ClassLoader myLoader=new ClassLoader() {@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException{try {String fileName=name.substring(name.lastIndexOf(".")+1)+".class";InputStream is=getClass().getResourceAsStream(fileName);if(is==null) {return super.loadClass(name);}byte[] b=new byte[is.available()];is.read(b);return defineClass(name,b,0,b.length);}catch(IOException e) {throw new ClassNotFoundException(name);}}};Object obj=myLoader.loadClass("CSDNpattern.Test").newInstance();System.out.println(obj.getClass());System.out.println(obj instanceof CSDNpattern.Test);}
}

输出：

上述代码构造了一个简单的类加载器。

可加载与自己同一路径下的Class文件。
使用这个类加载器加载了一个名为“CSDNpattern.Test”的类，并实例化了这个类的对象。
输出结果中，第一句表明这个类确实是“CSDNpattern.Test”；但第二句发现这个类和“CSDNpattern.Test”做所属类型检查的时候却返回了false。
- 因为虚拟机中存在了两个Test类，一个室友系统应用程序类加载器加载的，一个是由自定义的类加载器加载的。
- 虽然都是来自同一个Class文件，但是是两个独立的类，做对象所属类型检查时结果自然为false。

3.双亲委派模型

从JVM角度来看，只存在两种不同的类加载器：

启动类加载器（BootStrap ClasLoader）：使用C++实现，是虚拟机自身的一部分；
所有其他的类加载器：由Java实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.Object。

从Java开发人员角度，还可以分的更细，绝大部分Java程序都会用到一下3种系统提供的类加载器：

3.1 启动类加载器：

负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录里的，或者被-Xbootclasspath参数指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）类库加载到虚拟机内存中。
它无法被Java程序直接引用。
用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求为派给引导类加载器，纳智捷使用null代替即可。如下代码所示（提示错）：

package CSDNpattern;/** return the class loader for the class.* Some implementations may use null to present the bootstrap class loader.* this method will return null in such implementations * if this class was loaded by the bootstrap class loader.*/
public class Test{public ClassLoader getClassLoader() {ClassLoader cl=getClassLoader();if(cl==null)return null;SecurityManager sm=System.getSecurityManager();if(sm!=null) {ClassLoader ccl=ClassLoader.getCallerClassLoader();if(ccl!=null&&ccl!=cl&&!cl.isAncestor(ccl))sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);}}return cl;
}

3.2 扩展类加载器

Extension ClassLoader

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，开发者可以使用扩展类加载器。

3.3应用程序类加载器

Application ClassLoader

它是ClassLoader中的getSystemClassLoader()放的返回值，所有一般也称为系统类加载器。

它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自定义过自己的类加载器，一般情况系下这个就是程序中的默认的类加载器。

我们的应用陈香菇都是由这3种类加载器相互配合进行加载的。

如有必要，还可以加入自定义的类加载器。

3.4 类加载器的双亲委派模型（Parents Delegation Model）

这些类加载器的关系一般如下图所示：

图示的这种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（Parents Delegation Model）

双亲委派模型中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。

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

类加载器的双亲委派模型在JDK1.2期间被引入并被广泛应用于之后几乎所有的Java程序中。

但它并不是一个强制性的约束模型，而是Java设计者推荐给开发者的一种类加载器实现方式。

3.4.1 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，而是把这个请求为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的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

3.4.2 好处

Java类随着它的类加载器一起举杯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，无论哪一个类加载器都要加载这个类，最终都是为派给处于模型最顶端的启动类加载器进行加载。因此Object类在程序的各个类加载器环境中都是同一个类。

相反，如果没有使用这个模型，由各个类加载器自行去加载的话，如果用户自己编写了一个称为java.lang.Object的类，并放在程序ClassPath中，那系统将会出现多个不同的Object类。Java类型体系中最基础的行为也就无法保证，应用程序也变得一片混乱。

3.4.3 实现

实现这个模型的代码都集中在在java.lang.ClassLoader的loadClass()中。如下代码所示：

{//首先检查请求的类是否已经被加载过了Class c=findLoadedClass(name);if(c==null) {try {if(parent!=null)c=parent.loadClass(name,false);elsec=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) {//在父类加载器无法完成加载的时候//再调用本身的findClass方法来进行类加载c=findClass(name);}}if(resolve) {resolveClass(c);}
}

逻辑：

先检查是否已经被加载过，
若没有，则调用父类加载器的loadClass()方法；
若父类加载器为空，则默认使用启动类加载器作为父类加载器。
若父类加载器失败，抛出ClassNotFoundException异常后，再调用自己的findClass()进行加载。

4.破坏双亲委派模型

双亲委派模型主要出现过3次较大规模的“被破坏”情况;

在双亲委派模型出现之前，即JDK1.2发布之前。
1. 为了向前兼容，JDK1.2之后的java.lang.ClassLoader添加了一个新的protected方法findClass()。
2. JDK1.2之后不提倡用户再去覆盖loadClass()，而应当把自己的类加载器逻辑写到findClass()中。
3. 在loadClass()的逻辑中，若父类加载失败，则会调用自己的findClass()来完成加载。
4. 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。
此模型自身的缺陷导致
1. 它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）。
2. 基础类：基础的原因是它们总被作为用户代码调用的API。
3. 但是当基础类调用用户代码怎么办？比如JNDI服务。
  1. JNDI现在已是Java的标准服务。
  2. 目的就是对资源进行集中种管理和查找。
  3. 需要调用由独立厂商实现并部署在应用程序的ClassPath下的JNDI接口的提供者（SPI, service provider interface）的代码。
4. 引入了线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader）来解决启动类加载器不认识这些代码的问题。
  1. 它可以通过国java.alng.Thread类的setContextClassLoader（）进行设置。
  2. 如果创建时还未设置，它将会从父线程中继承一个；
  3. 如果在应用程序的全局范围内都没有设置过的话，那这个类加载器就是应用程序类的加载器。
5. Java中所有涉及SPI的加载动作基本上都采用这种方式：JNDI/JDBC/JCE/JAXB/JBI等
由于用户对程序动态性的追求导致
1. 动态性：代码热替换、模块热部署等，就是希望应用程序能够像计算机外设一样，接上鼠标，U盘，不用重启机器就能立即使用。

整理自《深入理解Java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践》

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