类加载器和双亲委派机制

前言：在上文反射面试题中，提到JDBC使用反射来加载驱动程序，就是加载时运行了statci代码块。本文来主要讨论一下与此相关的类加载器和双亲委派机制。

标题：《老大难的 Java ClassLoader，到了该彻底理解它的时候了》作者：codehole_ 链接：https://blog.csdn.net/codehole_/article/details/100892463

标题：《Hotspot 类加载器Java源码解析》作者：孙大圣666 链接：https://blog.csdn.net/qq_31865983/article/details/100173173

下面是loadClass方法（所有加载器都一样，）的源码

protected synchronized Class<?> loadClass(String name，boolean resolve)throws ClassNotFoundException{
        // 首先找缓存是否有 class
        Class c=findLoadedClass(name);
        if(c==null){
        //没有判断有没有父类
        try{
        if(parent!=null){
        //有的话，用父类递归获取 class
        c=parent.loadClass(name，false);
    }else{
        //没有父类。通过这个方法来加载
        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，调用 findClass(name)去找这个类
        c=findClass(name);}
        }
        if(resolve){
        resolveClass(c);}
        return c;
        }

很明显的步骤：1.现在内存里找，没有找到委派到父类去找2.没有父类去bootstrap里找3.父类都没有找到调用自己的findClass查找，如下图，上层的父类加载器无法委派到下层

还是从面试题入手：

1.有哪些类加载器？

　　1)BootstrapClassLoader 负责加载 JVM 运行时核心类，这些类位于 JAVA_HOME/lib/rt.jar 文件中，我们常用内置库 java.xxx.* 都在里面，比如 java.util.*、java.io.*、java.nio.*、java.lang.* 等等。这个 ClassLoader 比较特殊，它是由 C 代码实现的，我们将它称之为「根加载器」。

　　2)ExtensionClassLoader 负责加载 JVM 扩展类，比如 swing 系列、内置的 js 引擎、xml 解析器等等，这些库名通常以 javax 开头，它们的 jar 包位于 JAVA_HOME/lib/ext/*.jar 中，有很多 jar 包。

　　3)AppClassLoader 才是直接面向我们用户的加载器，它会加载 Classpath 环境变量里定义的路径中的 jar 包和目录。我们自己编写的代码以及使用的第三方 jar 包通常都是由它来加载的

2.什么是双亲委派机制？

　　上面的源代码和图里里的逻辑判断流程就是双亲委派机制，子类加载器在加载一个类的时候，总是先递归调用父类那里加载，父类加载不到，再从本加载器加载。

3.双亲委派机制起到什么作用？

　　双亲委派机制是JVM的一种安全机制，一是避免了类的重复加载，二是避免了核心API被篡改。

4.如果父类加载器想调用子类加载器加载的类怎么办（破坏双亲委派机制）？

　　常见的例子JDBC：在Java应用中存在着很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），这些接口允许第三方为它们提供实现，如常见的 SPI 有 JDBC、JNDI等，这些 SPI 的接口属于 Java 核心库，一般存在rt.jar包中，由Bootstrap类加载器加载，而 SPI 的第三方实现代码则是作为Java应用所依赖的 jar 包被存放在classpath路径下，由于SPI接口中的代码经常需要加载具体的第三方实现类并调用其相关方法，但SPI的核心接口类是由引导类加载器来加载的，而Bootstrap类加载器无法直接加载SPI的实现类，同时由于双亲委派模式的存在，Bootstrap类加载器也无法反向委托AppClassLoader加载器SPI的实现类。

　　通过线程的ContextClassLoader（ServiceLoader）上下文类加载器实现。

　　具体可以参考：https://www.jianshu.com/p/bd94ae0d916e和https://blog.csdn.net/weixin_37195606/article/details/82805300

5.类的初始化步骤

　　1)如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接；

　　2)假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）；

　　3)假如类中存在初始化语句（如static变量和static块），那就依次执行这些初始化语句。

4、描述一下 JVM 加载 class?

JVM中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

　　1)由于Java的跨平台性，经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序，而是一个或多个类文件。

　　2)当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。

　　3)当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。

　　4)类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader的子类）。

　　5)从Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采取了父亲委托机制（PDM）。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。

　　以上两题可结合参考文章：https://blog.csdn.net/noaman_wgs/article/details/74489549

6.父类子类含静态代码块加载顺序？

　　结论：父类静态代码（包括静态字段）-子类静态代码-父类代码块-父类构造方法-子类代码块-子类构造方法

　　可参考文章：https://www.cnblogs.com/zhuitian/p/12104614.html