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[JVM]Java中的类加载机制

分类: 文章 • 2024-06-27 14:35:52

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Java中的类加载机制

[JVM]Java中的类加载机制

Java中每个类至少有三个类加载器:

  1. 启动类加载器(bootstrap class loader)
  2. 扩展类加载器(extensions class loader)
  3. 系统类/应用程序类加载器(system class loader)

注: 用户可以定义自己的类加载器, 可以选择打破双亲委派机制, 也可以不打破双亲委派机制(文章后面说如何实现)

双亲委派机制

  1. 双亲委派机制:

    ​ 当某个特定的类加载器接收到类加载请求后, 它首先不会尝试自己去加载, 而是委托给父类加载器去加载, 每层加载器都是如此, 直到类加载请求传递到启动类加载器. 当父类加载器在他所在路径找不到对应的Class文件时, 才会将加载请求传递给子类加载器去加载.

  2. 双亲委派机制的好处:

    • 保证了程序的运行安全, 避免了重复加载(相同的Class文件, 经过不同的类加载器加载, JVM会认为是不同的Class对象);
    • 保证Java核心API不被篡改, 如果用户定义了 java.lang.String 类, 当去加载该类时, 由于双亲委派机制的存在, 该加载请求最终会传递到启动类加载器, 加载的是Java API中的String.

自定义类加载器

用户可以自定义类加载器, 需要继承ClassLoder类.

  1. 不想打破双亲委派机制:

    重写ClassLoder类中的findClass()方法.

  2. 打破双亲委派机制:

    重写ClassLoader类中的loadClass()方法.

破坏双亲委派

破坏双亲委派模型

上面提到过双亲委派模型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类加载器实现方式，在java的世界中大部分的类加载器都遵循这个模型，但也有例外，到目前为止，双亲委派模型主要出现过三次较大规模的“被破坏”情况。

  • 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，JNDI现在已经是Java的标准服务，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。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。

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()的区别

Class.forName(className)方法，内部实际调用的方法是 Class.forName(className,true,classloader);

第2个boolean参数表示类是否需要初始化， Class.forName(className)默认是需要初始化。

一旦初始化，就会触发目标对象的 static块代码执行，static参数也也会被再次初始化。

ClassLoader.loadClass(className)方法，内部实际调用的方法是 ClassLoader.loadClass(className,false);

第2个 boolean参数，表示目标对象是否进行链接，false表示不进行链接，由上面介绍可以，

不进行链接意味着不进行包括初始化等一些列步骤，那么静态块和静态对象就不会得到执行

参考:

JVM成神之路-类加载机制-双亲委派，破坏双亲委派

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