【深入理解Java虚拟机】类加载器与双亲委派模型
类加载器
Java虚拟机设计团队有意把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现,以便让应用程序自己决定如何去获取所需的类。实现这个动作的代码被称为“类加载器”(Class Loader)。
对于任意一个类,都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性,每一个类加载器,都拥有一个独立的类名称空间。简单来说就是:比较两个类是否相等,只有在他们是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。只要加载他们的类加载器不同,两个类必不相同。
JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader,除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader
:
启动类加载器 Bootstrap ClassLoader
C++语言实现,是虚拟机自身的一部分,其他类加载器独立存在于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类
java.lang.ClassLoader
。
负责加载<JAVA_HOME>\lib
目录中,或通过-Xbootclasspath
参数指定路径中,且被虚拟机认可的类。
【按照文件名识别,如rt.jar、tools.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载】。
扩展类加载器 Extension ClassLoader
负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext
目录中,或者被java.ext.dirs
系统变量所指定路径中的所有的类库。
应用程序类加载器 Application ClassLoader
它负责加载用户类路径 (ClassPath)
上所有的类库。
如果应用程序中没有自定义过类加载器,默认为该类加载器。
双亲委派模型
双亲委派模型的要求
除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应有自己的父类加载器,只不过这里的父子关系一般不是以继承的关系实现,而是以组合来复用父加载器的代码。
双亲委派模型的工作过程
- 如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去尝试加 载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成。
- 每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到最顶层的启动类加载器中。
- 只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去完成加载。
双亲委派模型的优点
- 使用双亲委派模型来组织类加载器间的关系,使得Java中的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。
- 比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object,不管是哪个加载器加载这个类,最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载,这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象。
双亲委派的代码实现
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先,检查请求的类是否已经被加载过了
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
//不断调用父加载器的loadClass方法,直到BootstrapClassLoader
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException说明父类加载器无法完成加载请求
}
if (c == null) {
// 在父类加载器无法加载时 再调用本身的findClass方法来进行类加载
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) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
- 首先检查请求加载的类型是否已经被加载过,如果没有,则调用父加载器的loadClass方法。
- 如果父加载器为null,则默认使用启动类加载器作为父加载器。
- 如果父加载器加载失败,抛出
ClassNotFoundException
异常,才调用自己的findClass方法。