初探JAVA 类加载器之双亲委派机制

在介绍双亲委派机制的时候,不得不提ClassLoader(类加载器)。说ClassLoader之前,我们得先了解下Java的基本知识。
Java是运行在Java的虚拟机(JVM)中的,但是它是如何运行在JVM中了呢?我们在IDE中编写的Java源代码被编译器编译成.class的字节码文件。然后由我们得ClassLoader负责将这些class文件给加载到JVM中去执行。
JVM中提供了三层的ClassLoader:

Bootstrap classLoader:主要负责加载核心的类库(java.lang.*等),构造ExtClassLoader和APPClassLoader。

ExtClassLoader:主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar。

AppClassLoader:主要负责加载应用程序的主函数类

那如果有一个我们写的Hello.java编译成的Hello.class文件,它是如何被加载到JVM中的呢?别着急,请继续往下看。

双亲委派机制
我打开了我的AndroidStudio,搜索了下“ClassLoader”,然后打开“java.lang”包下的ClassLoader类。然后将代码翻到loadClass方法:

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // 首先检查类是否已经被加载过了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {//类未被加载
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {//parent不为空则使用parent进行加载
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {//如果父类为空,则使用虚拟机内置的类加载器进行加载
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // 如果还是没有找到则调用findClass(String)来查找类
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {//如果使用上述步骤找到该类,并且resolve标志为true,则该方法将调用结果class对象上的resolveClass(class)方法。
                resolveClass(c);//方法解释: 链接指定的类。类装入器可以使用这个(名称有误导性)方法来链接类。如果类c已经被链接,那么这个方法只是返回。否则,类将按照Java™语言规范的“执行”一章所述进行链接。
            }
            return c;
        }
    }

其实这段代码已经很好的解释了双亲委派机制,为了大家更容易理解,我做了一张图来描述一下上面这段代码的流程:
image
从上图中我们就更容易理解了,当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器,首先会在AppClassLoader中检查是否加载过,如果有那就无需再加载了。如果没有,那么会拿到父加载器,然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过,如果没有再往上。注意这个类似递归的过程,直到到达BootstrapClassLoader之前,都是在检查是否加载过,并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader,已经没有父加载器了,这时候开始考虑自己是否能加载了,如果自己无法加载,会下沉到子加载器去加载,一直到最底层,如果没有任何加载器能加载,就会抛出ClassNotFoundException。那么有人就有下面这种疑问了?

为什么要设计这种机制
这种设计有个好处是,如果有人想替换系统级别的类:String.java。篡改它的实现,在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了(为什么?因为当一个类需要加载的时候,最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader),所以其他类加载器并没有机会再去加载,从一定程度上防止了危险代码的植入。

总结了一张脑图如下:
image

posted @ 2022-10-09 15:14  MrKeen  阅读(19)  评论(0编辑  收藏  举报