雙親委派加載模型
為什么需要雙親委派加載模型
主要是為了安全，避免用戶惡意加載破壞JVM正常運行的字節碼文件，比如說加載一個自己寫的java.util.HashMap.class。這樣就有可能造成包沖突問題。
類加載器種類
- 啟動類加載器：用於加載
jdk中rt.jar的字節碼文件 - 擴展類加載器：用於加載
jdk中/jre/lib/ext文件夾下的字節碼文件 - 應用程序類加載器：加載
classPath下的字節碼文件 - 自定義類加載器：用戶在程序中自己定義的加載器
源碼分析
1、ClassLoader.loadClass()
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
// 加鎖
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
// 如果這個Class對象還沒有被加載，下面就准備加載
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
// 查看當前類加載器有沒有父類加載器
if (parent != null) {
// 父類加載器來加載字節碼文件
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
// 如果父類加載器也沒有加載這個Class對象，就由自己來加載
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
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;
}
}
不遵守雙親委派加載模型的例子
雙親委派加載模型僅僅是一個約定，后面實現類加載器時，是可以不遵守這個約定。ClassLoader是在JDK1.0的時候就設計好的，而雙親委派加載模型在JDK1.2引入的。所以，有些機制是沒有遵守這個約定的。比如：Service Provider Interface機制的JDBC就沒有遵守這個約定。
1、為什么JDBC無法遵守這個約定？
JDBC是SPI機制的一個例子，JDK定義了java.sql.Connection核心接口，后續MySQL、Oracle為其提供實現類。在運行中是通過java.sql.DriverManager來獲取指定實現類的實例。這里需要明白三個問題：
java.sql.DriverManager是在rt.jar中，由核心類加載器加載的；- 第三方所提供
Collection的實現類都是在classpath中； - 類中方法想加載新的字節碼文件時，其初始類加載器就是當前這個類的定義類加載器；
也就是說當JVM在java.sql.DriverManager類的getConnection()方法中獲取Collection實現類的字節碼時，當前類的定義類加載器是啟動類加載器，而按照約定啟動類加載器是不允許加載classpath下的字節碼。所以，JDBC就無法遵守這個約定。
2、JDBC是如何解決上面的問題的？
為了解決這個，java在線程中放入一個類加載器Thread.currentThread().getContextClassLoader()；而這個類加載器可以是隨意的。比如你想加載classpath包下的字節碼文件，只需要設置當前線程的類加載器為應用程序類加載器即可。
JVM類加載過程
JVM本質的工作就是讀取字節碼文件、執行字節碼文件中的指令。其中JVM將讀取字節碼文件的過程稱為JVM類加載過程。
JVM讀取的字節碼文件將放在方法區里；
JVM類加載機制分為五個部分：加載、驗證、准備、解析、初始化。如下圖所示：
一、Loading：加載
這一步是將JVM外的字節碼文件加載到JVM內部方法區中的Class對象。
JVM可以通過幾種方式來加載外部的字節碼文件？
- 從本地讀字節碼文件；
- 從網絡讀取字節碼文件；
- 通過動態生成的字節碼文件；
初始類加載器和定義類加載器
由於雙親委派加載模型的存在，一個Class對象的初始類加載器initiating class loader和定義類加載器defining class loader有可能不是同一個。
- 初始類加載器：它是指讓
JVM加載這個字節碼文件 - 定義類加載器：它是真正調用
defineClass方法，將字節碼轉換成Class對象
java在判斷instanceof時，只有類名、defining class loader都相等，才表示是同一個類的實例。
Class.getClassLoader()得到的是定義類加載器
相關實驗代碼
1、驗證使用不同ClassLoader加載字節碼文件
// 這種方法是不遵守雙親委派加載模型的約定
public class ClassLoaderLoading {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
// 這個Class對象是由當前方法的類加載器加載
Class c1 = MiniJVM.class;
Class c2 = new MyClassLoader().loadClass("com.github.hcsp.MiniJVM");
// 使用c2創建一個MiniJVM實例
Object o = c2.getConstructor().newInstance();
System.out.println(o instanceof MiniJVM);
MiniJVM demo = (MiniJVM) o;
}
private static class MyClassLoader extends ClassLoader {
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
if (name.contains("MiniJVM")) {
try {
byte[] bytes = Files.readAllBytes(new File("target/classes/com/github/hcsp/MiniJVM.class").toPath());
return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
} else {
return super.loadClass(name);
}
}
}
}
2、實現一個遵守雙親委派加載模型的類加載器
public class ClassLoaderLoading {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
Class c1 = MiniJVM.class;
Class c2 = new MyClassLoader(ClassLoader.getSystemClassLoader()).loadClass("com.github.hcsp.MiniJVM");
System.out.println("c2 = " + c2);
}
private static class MyClassLoader extends ClassLoader {
public MyClassLoader(ClassLoader systemClassLoader) {
super(systemClassLoader);
}
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// 加載你想讓這個類加載器加載的字節碼文件
if (name.contains("MiniJVM")) {
try {
byte[] bytes = Files.readAllBytes(new File("target/classes/com/github/hcsp/MiniJVM.class").toPath());
return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
} else {
// 其他的字節碼文件交由父類加載器加載
return super.loadClass(name);
}
}
}
}
二、Linking：鏈接
當一個.java文件編譯成.class文件時，里面含有一個符號引用，比如/java/utils/HashMap。Linking是指將這符號引用與具體的class對象鏈接起來。
每個字節碼結構都有一個運行時常量池，它會存儲每個符號引用和所對應的具體對象，以此實現鏈接。
Verification：驗證字節碼的正確性Preparation：為static成員賦默認初始值Resolution：解析當前字節碼里包含的其他符號引用
三、Initializing
執行初始化方法。比如下面的四個虛擬機指令：new、getstatic、putstatic、invokestatic