jvm 类加载机制 双亲委派模型

### JVM 类加载机制与双亲委派模型 #### 一、概述 JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）中的类加载机制是一项重要的基础技术，它不仅涉及到了类的加载过程，还涉及到类如何被正确识别及加载的问题。类加载器（ClassLoader）是JVM的一部分，用于将编译好的类文件加载到内存中，并负责解析类文件中的常量池入口，将其转换为内存中的数据结构。类加载器的设计遵循了一个被称为“双亲委派”模型的原则，这种设计方式确保了Java平台的安全性和稳定性。 #### 二、JDK 默认提供的 ClassLoader JDK默认提供了三种类加载器，它们分别是： 1. **BootStrap ClassLoader**（启动类加载器）：这是Java类加载层次中最顶层的类加载器，使用C++编写而成，负责加载JDK的核心类库，例如`rt.jar`、`resources.jar`、`charsets.jar`等。这些核心类库包含了Java语言的基本类，如`String`、`Object`等，对于Java程序而言是不可或缺的基础部分。 2. **Extension ClassLoader**（扩展类加载器）：负责加载Java的扩展类库，默认情况下会加载`JAVA_HOME/jre/lib/ext/`目录下的所有jar包。扩展类加载器是由BootStrap ClassLoader加载的，并且它的父类加载器被设置为BootStrap ClassLoader。通过这种方式，扩展类加载器能够访问核心类库的功能。 3. **App ClassLoader**（应用类加载器）：也被称为系统类加载器，负责加载用户应用程序的类路径（classpath）中的所有jar和class文件。用户程序通常都是通过这个类加载器来加载自己的类。 除了这三种默认的类加载器之外，JDK还支持自定义类加载器。自定义类加载器可以实现特定的类加载策略，比如从数据库或网络加载类文件等。 #### 三、双亲委派模型 类加载过程中使用的双亲委派模型是一种重要的机制，它保证了类的唯一性，并有效地解决了类加载安全性问题。 1. **双亲委派的工作流程**： - 当一个类加载器收到类加载请求时，它首先不会尝试自己加载该类，而是先将这个请求委托给父类加载器去完成，每上一级都按照同样的方式委托。 - 如果父类加载器可以完成类加载任务，则返回加载的类；如果父类加载器无法完成加载，则子类加载器才会尝试自己加载该类。 - 这个过程从最顶层的BootStrap ClassLoader开始，依次向下传递，直到找到能够加载该类的类加载器。 2. **双亲委派的优势**： - **安全性**：由于Java核心API类总是被BootStrap ClassLoader加载，因此这种方法可以防止恶意代码覆盖标准的Java库。 - **高效性**：避免了重复加载相同的类，提高了系统的性能。 - **统一性**：保证了所有的类都是通过相同的类加载器实例加载的，这对于判断两个类是否相同是非常关键的。 #### 四、自定义 ClassLoader 在某些特殊的应用场景下，可能需要创建自定义的类加载器以实现特定的需求。为了自定义类加载器，通常的做法是继承`java.lang.ClassLoader`类，并重写`findClass`方法。如果要完全改变双亲委派的机制，则需要重写`loadClass`方法。 以下是一个简单的自定义类加载器示例： 1. **创建测试类**： ```java package classLoad; public class Test { public static void main(String[] args) {} public String getStr() { System.out.println("ceshi"); return "ceshi"; } } ``` 2. **创建自定义类加载器**： ```java package classLoad; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.URL; public class NetworkClassLoader extends ClassLoader { private String rootUrl; // 指向类文件的URL public NetworkClassLoader(String rootUrl) { super(); this.rootUrl = rootUrl; } @Override protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { // 实现从网络或其他途径加载类文件的过程 // 这里简化处理，实际应用中需要根据实际情况进行编码和处理 Class<?> clazz = null; URL url = new URL(rootUrl); InputStream in = url.openStream(); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); int i; while ((i = in.read()) != -1) { baos.write(i); } byte[] data = baos.toByteArray(); clazz = defineClass(name, data, 0, data.length); return clazz; } } ``` 通过以上步骤，我们可以创建一个自定义的类加载器，从而实现从网络或其他来源加载类文件的需求。 #### 五、总结 JVM中的类加载机制与双亲委派模型是Java运行时环境的基础组成部分。了解这些原理可以帮助开发者更好地理解Java应用程序是如何加载和执行的，同时也为解决类加载相关的故障提供了理论依据。自定义类加载器则进一步增强了Java平台的灵活性，使得开发者可以根据具体需求实现更复杂的类加载逻辑。