浅谈双亲委派机制的缺陷及打破双亲委派机制
双亲委派机制时JVM类加载的默认使用的机制，其原理是:当一个类加载器收到类加载任务时，会先交给自己的父加载器去完成，因此最终加载任务都会传递到最顶层的BootstrapClassLoader，只有当父加载器无法完成加载任务时，才会尝试自己来加载。按照由父级到子集的顺序，类加载器主要包含以下几个：
- BootstrapClassLoader（启动类加载器）:主要负责加载核心的类库(java.lang.*等),JVM_HOME/lib目录下的，构造ExtClassLoader和APPClassLoader。
- ExtClassLoader (拓展类加载器)：主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar
- AppletClassLoader（系统类加载器）:主要负责加载应用程序的主函数类
- 自定义类加载器:主要负责加载应用程序的主函数类
了解类加载器的基本原理和基本概念之后，进入我们今天的主题：
- 双亲委派机制有什么缺陷？
- 如何打破双亲委派机制？
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问题1：通过双亲委派机制的原理可以得出一下结论：由于BootstrapClassloader是顶级类加载器，BootstrapClassloader无法委派AppClassLoader来加载类，也就是说BootstrapClassloader中加载的类中无法使用由AppClassLoader加载的类。可能绝大部分情况这个不算是问题，因为BootstrapClassloader加载的都是基础类，供AppClassLoader加载的类调用的类。但是万事万物都不是绝对的比如经典的JAVA SPI机制。
首先我们先了解下JAVA SPI机制：
SPI的全名为Service Provider Interface，主要是应用于厂商自定义组件或插件中。在java.util.ServiceLoader的文档里有比较详细的介绍。简单的总结下java SPI机制的思想：我们系统里抽象的各个模块，往往有很多不同的实现方案，比如日志模块、xml解析模块、jdbc模块等方案。面向的对象的设计里，我们一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现，就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。 Java SPI就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。 SPI具体约定： Java SPI的具体约定为：当服务的提供者提供了服务接口的一种实现之后，在jar包的META-INF/services/目录里同时创建一个以服务接口命名的文件。该文件里就是实现该服务接口的具体实现类。而当外部程序装配这个模块的时候，就能通过该jar包META-INF/services/里的配置文件找到具体的实现类名，并装载实例化，完成模块的注入。基于这样一个约定就能很好的找到服务接口的实现类，而不需要再代码里制定。jdk提供服务实现查找的一个工具类：java.util.ServiceLoader。
以mysql-conneator-java-5.1.37Java包说明SPI机制:
以上截图展示了SPI使用的三要素：
- 实现类的java包位置要放在主程序的classpath中；
- 在实现类的jar包的META-INF/services目录下创建一个以“接口全限定名”为命名的文件，内容为实现类的全限定名；
- 主程序通过java.util.ServiceLoder动态装载实现模块，它通过扫描META-INF/services目录下的配置文件找到实现类的全限定名，把类加载到JVM；
这就引申出来我们对双亲委派机制的缺陷的讨论，接口：java.sql.Driver，定义在java.sql包中，包所在的位置是：jdk\jre\lib\rt.jar中，java.sql包中还提供了其它相应的类和接口比如管理驱动的类:DriverManager类，很明显java.sql包是由BootstrapClassloader加载器加载的；而接口的实现类com.mysql.jdbc.Driver是由第三方实现的类库，由AppClassLoader加载器进行加载的，我们的问题是DriverManager再获取链接的时候必然要加载到com.mysql.jdbc.Driver类，这就是由BootstrapClassloader加载的类使用了由AppClassLoader加载的类，很明显和双亲委托机制的原理相悖，那它是怎么解决这个问题的？这就引申了我们第二个问题：如何打破双亲委派机制？
首先看下手动获取数据库连接的代码：
// 加载Class到AppClassLoader（系统类加载器），然后注册驱动类
// Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance();
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb";
// 通过java库获取数据库连接
Connection conn = java.sql.DriverManager.getConnection(url, "name", "password"); 我们很惊喜的发现：加载JDBC驱动程序实现的代码Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance();被注释掉，代码依然能够正常运行，这很奇怪, 继续查看DriverManager.getConnection(url,"name","password");重点就是DriverManager类的静态代码块，我们都是知道调用类的静态方法会初始化该类，然后执行该类静态代码块，DriverManager的静态代码块如下：
static {
loadInitialDrivers();
println("JDBC DriverManager initialized");
}继续查看 loadInitialDrivers();如下：
private static void loadInitialDrivers() {
String drivers;
try {
drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
public String run() {
//获取环境变量中jdbc.drivers的列表
return System.getProperty("jdbc.drivers");
}
});
} catch (Exception ex) {
drivers = null;
}
// If the driver is packaged as a Service Provider, load it.
// Get all the drivers through the classloader
// exposed as a java.sql.Driver.class service.
// ServiceLoader.load() replaces the sun.misc.Providers()
//如果按照spi的约定在jar包中的META-INF/services设置了文件,将会加载为服务
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
/* Load these drivers, so that they can be instantiated.
* It may be the case that the driver class may not be there
* i.e. there may be a packaged driver with the service class
* as implementation of java.sql.Driver but the actual class
* may be missing. In that case a java.util.ServiceConfigurationError
* will be thrown at runtime by the VM trying to locate
* and load the service.
*
* Adding a try catch block to catch those runtime errors
* if driver not available in classpath but it's
* packaged as service and that service is there in classpath.
*/
try{
while(driversIterator.hasNext()) {
//依次加载所有驱动
driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {
// Do nothing
}
return null;
}
});
println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
//如果环境变量中没有设置的驱动程序,就可以结束了
//否则就将环境变量中的驱动程序加载一下
if (drivers == null || drivers.equals("")) {
return;
}
String[] driversList = drivers.split(":");
println("number of Drivers:" + driversList.length);
for (String aDriver : driversList) {
try {
println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
Class.forName(aDriver, true,
ClassLoader.getSystemClassLoader());
} catch (Exception ex) {
println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
}
}
}
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public static <S> ServiceLoader<S> load