双亲委派机制



 

双亲委派机制工作原理

当你超过别人一点点，别人会嫉妒你；当你超过别人一大截，别人就会羡慕你

 

你得先知道

在介绍双亲委派机制的时候，不得不提ClassLoader（类加载器）。说ClassLoader之前，我们得先了解下Java的基本知识。  

  Java是运行在Java的虚拟机(JVM)中的，但是它是如何运行在JVM中了呢？我们在IDE中编写的Java源代码被编译器编译成.class的字节码文件。然后由我们得ClassLoader负责将这些class文件给加载到JVM中去执行。  

  JVM中提供了三层的ClassLoader：


	
Bootstrap classLoader:主要负责加载核心的类库(java.lang.*等)，构造ExtClassLoader和APPClassLoader。
	
	

	
ExtClassLoader：主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar。
	
	

	
AppClassLoader：主要负责加载应用程序的主函数类

	
那如果有一个我们写的Hello.java编译成的Hello.class文件，它是如何被加载到JVM中的呢？别着急，请继续往下看。
	
双亲委派机制

我打开了我的AndroidStudio，搜索了下“ClassLoader”,然后打开“java.lang”包下的ClassLoader类。然后将代码翻到loadClass方法：

    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        return loadClass(name, false);
    }
    //              -----??-----
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
            // 首先，检查是否已经被类加载器加载过
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                try {
                    // 存在父加载器，递归的交由父加载器
                    if (parent != null) {
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
                        // 直到最上面的Bootstrap类加载器
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }

                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    c = findClass(name);
                }
            }
            return c;
    }

其实这段代码已经很好的解释了双亲委派机制，为了大家更容易理解，我做了一张图来描述一下上面这段代码的流程：  



 

从上图中我们就更容易理解了，当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。注意这个类似递归的过程，直到到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。那么有人就有下面这种疑问了？

为什么要设计这种机制

这种设计有个好处是，如果有人想替换系统级别的类：String.java。篡改它的实现，在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了（为什么？因为当一个类需要加载的时候，最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader），所以其他类加载器并没有机会再去加载，从一定程度上防止了危险代码的植入。

总结了一张脑图如下：



 

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双亲委派机制
当加载一个类的时候会经过双亲委派机制，一层一层向上询问类是否已经加载了
java中存在三种类加载器

C/C++库编写的引导类加载器BootStrapClassLoader
扩展类加载器ExtensionClassLoader
应用程序类加载器ApplicationClassLoader

以及自定义的ClassLoader
当程序中需要加载一个类时，首先会向上传递是否加载了这时就会传递给ExtensionClassLoader，ExtensionClassLoader有父类就会接着传递给父类，一直到顶层的BootStrapClassLoader，BootStrapClassLoader会尝试加载类，如果失败，向下传递给ExtensionClassLoader，如果也失败则接着向下传递尝试加载。
也就是说总的会先文引导类加载器是否加载了，然后一层一层向下的询问。

沙箱安全机制
引导类加载器会先加载jdk自带的文件，如果有一个外来类需要加载，并且包名和类名相同，则由于优先由引导类加载了自带的类，所以不会加载这个不符合规范的类，这样保护了java核心源代码，也称沙箱安全机制

双亲委派机制
在加载类的时候，会一级一级向上委托，判断是否已经加载，从自定义类加载器-》应用类加载器-》扩展类加载器-》启动类加载器，如果到最后都没有加载这个类，则回去加载自己的类。
双亲委托有个弊端：
不能向下委派，不能不委派
怎么打破双亲委派机制：(也就是能向下委派和不委派)
自定义类加载器(不委派)
spi机制(向下委派)
打破双亲委派
打破双亲委派的两种方式：
1.通过spi机制，使用ServiceLoader.load去加载
2.通过自定义类加载器，继承classloader，重写loadclass方法
SPI机制
spi机制是一种服务发现机制。它通过在ClassPath路径下的META-INF/services文件夹查找文件，自动加载文件里所定义的类。这一机制为很多框架扩展提供了可能，比如在JDBC中就使用到了SPI机制。
为什么通过spi机制就能打破双亲委托？
因为在某些情况下父类加载器需要委托子类加载器去加载class文件。受到加载范围的限制，父类加载器无法加载到需要的文件。
以Driver接口为例，DriverManager通过Bootstrap ClassLoader加载进来的，而com.mysql.jdbc.Driver是通过Application ClassLoader加载进来的。由于双亲委派模型，父加载器是拿不到通过子加载器加载的类的。这个时候就需要启动类加载器来委托子类来加载Driver实现，从而破坏了双亲委派。
SPI机制demo：
public interface HelloService {
public String getName();
}
public class Hello1 implements HelloService{
@Override
public String getName() {
return "hello1";
}
}
public class Hello2 implements HelloService{
@Override
public String getName() {
return "hello2";
}
}
来一个main方法去加载它，将使用ServiceLoader来进行加载
public class SPITest {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(HelloService.class);
for (HelloService helloService :serviceLoader){
System.out.println(helloService.getName());
}
}
}
配置文件，文件名为接口的全路径，文件内容为实现类的全路径，如我的为：com.chuan.service.Hello1
输出结果：hello1
只配置了Hello1，所以只发现了这一个实现类。
自定义类加载器
实现逻辑：自定义类继承classLoader，作为自定义类加载器，重写loadClass方法，不让它执行双亲委派逻辑，从而打破双亲委派。
先看一个没有重写的demo
结果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@58644d46
发现是app类加载器。
然后重写loadClass方法
public class MyClassLoader extends ClassLoader{
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
// ServiceLoader.load()
MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
Class> aClass = myClassLoader.loadClass(Test1.class.getName());
System.out.println(aClass.getClassLoader());
}
protected Class> findClass(String className) throws ClassNotFoundException {
System.out.println("My findClass!");
return null;
}
protected Class> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
Class> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
//修改classloader的原双亲委派逻辑，从而打破双亲委派
if (name.startsWith("com.chuan")){
c=findClass(name);
}
else {
c=this.getParent().loadClass(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
if (c == null) {
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
}
class Test1{
}
运行报错，因为没有委派给app类加载器，所以找不到加载不了这个类。
那么新的问题又来了，如果我自定义类记载器和核心类重名怎么办，该怎么加载，又或者我想篡改核心类内容，jvm又是怎么解决的？
jvm肯定解决了这个问题，openjdk源码在AccessController.doPrivileged
学名叫做沙箱安全机制，主要作用是：保护核心类，防止打破双亲委派机制，防篡改，如果重名的话就报异常，这里的重名指包名加类名都重复。
demo：
package java.lang;
public class Integer {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("1");
}
}
运行报错：
错误: 在类 java.lang.Integer 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application
标签：委派,String,示例,public,双亲,class,加载
来源： https://blog.csdn.net/qq_39404258/article/details/112065471