關於Java類加載雙親委派機制的思考(附一道面試題)


預定義類加載器和雙親委派機制

  1. JVM預定義的三種類型類加載器:

    • 啟動(Bootstrap)類加載器:是用本地代碼實現的類裝入器,它負責將 <Java_Runtime_Home>/lib下面的類庫加載到內存中(比如rt.jar)。由於引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節,開發者無法直接獲取到啟動類加載器的引用,所以不允許直接通過引用進行操作。
    • 標准擴展(Extension)類加載器:是由 Sun 的 ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)實現的。它負責將< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系統變量 java.ext.dir指定位置中的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用標准擴展類加載器。
    • 系統(System)類加載器:是由 Sun 的 AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)實現的。它負責將系統類路徑(CLASSPATH)中指定的類庫加載到內存中。開發者可以直接使用系統類加載器。

    除了以上列舉的三種類加載器,還有一種比較特殊的類型 — 線程上下文類加載器。

  2. 雙親委派機制描述
    某個特定的類加載器在接到加載類的請求時,首先將加載任務委托給父類加載器,依次遞歸,如果父類加載器可以完成類加載任務,就成功返回;只有父類加載器無法完成此加載任務時,才自己去加載。

 

幾點思考

  1. Java虛擬機的第一個類加載器是Bootstrap,這個加載器很特殊,它不是Java類,因此它不需要被別人加載,它嵌套在Java虛擬機內核里面,也就是JVM啟動的時候Bootstrap就已經啟動,它是用C++寫的二進制代碼(不是字節碼),它可以去加載別的類。

    這也是我們在測試時為什么發現System.class.getClassLoader()結果為null的原因,這並不表示System這個類沒有類加載器,而是它的加載器比較特殊,是BootstrapClassLoader,由於它不是Java類,因此獲得它的引用肯定返回null。

  2. 委托機制具體含義
    當Java虛擬機要加載一個類時,到底派出哪個類加載器去加載呢?

    • 首先當前線程的類加載器去加載線程中的第一個類(假設為類A)。
      注:當前線程的類加載器可以通過Thread類的getContextClassLoader()獲得,也可以通過setContextClassLoader()自己設置類加載器。
    • 如果類A中引用了類B,Java虛擬機將使用加載類A的類加載器去加載類B。
    • 還可以直接調用ClassLoader.loadClass()方法來指定某個類加載器去加載某個類。
  3. 委托機制的意義 — 防止內存中出現多份同樣的字節碼
    比如兩個類A和類B都要加載System類:

    • 如果不用委托而是自己加載自己的,那么類A就會加載一份System字節碼,然后類B又會加載一份System字節碼,這樣內存中就出現了兩份System字節碼。
    • 如果使用委托機制,會遞歸的向父類查找,也就是首選用Bootstrap嘗試加載,如果找不到再向下。這里的System就能在Bootstrap中找到然后加載,如果此時類B也要加載System,也從Bootstrap開始,此時Bootstrap發現已經加載過了System那么直接返回內存中的System即可而不需要重新加載,這樣內存中就只有一份System的字節碼了。
 

一道面試題

  • 能不能自己寫個類叫java.lang.System

    答案:通常不可以,但可以采取另類方法達到這個需求。
    解釋:為了不讓我們寫System類,類加載采用委托機制,這樣可以保證爸爸們優先,爸爸們能找到的類,兒子就沒有機會加載。而System類是Bootstrap加載器加載的,就算自己重寫,也總是使用Java系統提供的System,自己寫的System類根本沒有機會得到加載。

    但是,我們可以自己定義一個類加載器來達到這個目的,為了避免雙親委托機制,這個類加載器也必須是特殊的。由於系統自帶的三個類加載器都加載特定目錄下的類,如果我們自己的類加載器放在一個特殊的目錄,那么系統的加載器就無法加載,也就是最終還是由我們自己的加載器加載。

 


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