面试题：JVM类加载机制 -- 双亲委派机制

前置知识

JVM类加载机制主要有如下三种方式

1. 全盘负责：指当一个类加载器负责加载某个Class时，该Class所依赖和引用其他Class也将由该类加载器负责加载，除非显示使用另一个类加载器来载入
2. 双亲委派：指先让父类加载器试图加载该Class，只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该Class
3. 缓存机制：当程序中需要使用某个Class时，类加载器先从缓存区中搜寻该Class，只有当缓存区中不存在该Class对象时，系统才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成Class对象，存入缓冲区中。这就是为什么修改了Class后，必须重新启动JVM，程序所做的修改才会生效的原因

JVM自带的类加载器

1. 启动类加载器(Boostrap ClassLoader)：负责加载Java核心类库。出于安全考虑，引导类加载器只加载器包名为 java, javax , sun等开头的类
   • 使用C/C++语言实现，嵌套在JVM内部。不继承于 java.lang.ClassLoader,没有父类加载器
   • 负责加载扩展类加载器和应用类加载器，并为它们指定父类加载器
2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)：负责加载JRE的扩展目录。从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或从JDK系统安装目录的jre/lib/ext子目录（扩展目录）下加载类库。如果用户创建的jar放在此目录下，也会自动由扩展类加载器加载
   • Java语言编写，由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现，父类加载器为 null
   • 派生于 java.lang.ClassLoader类 
3. 应用类加载器(Application ClassLoader)：负责加载开发者自定义的类。该类加载器是程序中默认的类加载器

   • Java语言编写的，由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现，父类加载器为 ExtClassLoader。派生于 java.lang.ClassLoader类 

   • 可以通过 类名.class.getClassLoader() 或者 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获得

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JVM类加载机制 -- 双亲委派机制

双亲委派机制：如果一个类加载器收到类加载请求时，它并不会自己先去加载，而是把该请求委托给父类加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托加载任务，依次递归的方式，请求最终将到达顶层的启动类加载器。如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，若父加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己从类全限定路径加载，如果都加载失败了，就会抛出ClassNotFoundException异常。加载过程图如下

双亲委派优点

1. 可以避免开发者自定义的类动态的替换Java的核心类
   • 如java.lang.String。java核心API中定义类型不能被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改
2. 可以避免全限定命名的类重复加载(使用findLoadClass()方法判断当前类是否已加载)
   • 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，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父类加载器已经加载了该类时，就没有必要子加载器再加载一次

注意：Java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类完全加载到JVM中，至于其他类，则按需加载。起到节省内存开销作用