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  • 双亲委派模式
    2020-11-05 16:13:35

    什么是双亲委派机制

    当某个类加载器需要加载某个.class文件时,它首先把这个任务委托给他的上级类加载器,递归这个操作,如果上级的类加载器没有加载,自己才会去加载这个类。

    双亲委派机制的作用

    1、防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问,加载过了,就不用再加载一遍。保证数据安全。
    2、保证核心.class不能被篡改。通过委托方式,不会去篡改核心.clas,即使篡改也不会去加载,即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

    双亲委派模式优势

    避免重复加载 + 避免核心类篡改
    采用双亲委派模式的是好处是Java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,通过这种层级关可以避免类的重复加载,当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素,java核心api中定义类型不会被随意替换,假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类,通过双亲委托模式传递到启动类加载器,而启动类加载器在核心Java
    API发现这个名字的类,发现该类已被加载,并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer,而直接返回已加载过的Integer.class,这样便可以防止核心API库被随意篡改。

    JVM预定义的三种类型类加载器:

    • 启动(Bootstrap)类加载器:是用本地代码实现的类装入器,它负责将
      <Java_Runtime_Home>/lib下面的类库加载到内存中(比如rt.jar)。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节,开发者无法直接获取到启动类加载器的引用,所以不允许直接通过引用进行操作。

    • 标准扩展(Extension)类加载器:是由 Sun 的
      ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的。它负责将<
      Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量
      java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

    • 系统(System)类加载器:是由 Sun 的
      AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的。它负责将系统类路径(CLASSPATH)中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

    双亲委派模型工作工程:

    1.当Application ClassLoader 收到一个类加载请求时,他首先不会自己去尝试加载这个类,而是将这个请求委派给父类加载器Extension ClassLoader去完成。

    2.当Extension ClassLoader收到一个类加载请求时,他首先也不会自己去尝试加载这个类,而是将请求委派给父类加载器Bootstrap
    ClassLoader去完成。

    3.如果Bootstrap ClassLoader加载失败(在<JAVA_HOME>\lib中未找到所需类),就会让Extension ClassLoader尝试加载。

    4.如果Extension ClassLoader也加载失败,就会使用Application ClassLoader加载。

    5.如果Application ClassLoader也加载失败,就会使用自定义加载器去尝试加载。
    在这里插入图片描述

    lass文件时,它首先把这个任务委托给他的上级类加载器,递归这个操作,如果上级的类加载器没有加载,自己才会去加载这个类。

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  • 双亲委派模式

    千次阅读 2019-06-12 11:49:00
    双亲委派模式:类装载器请求另一个类装载器来装载类型的过程。 用户自定义的类装载器经常依赖其他类装载器——至少依赖于虚拟机启动时创建的启动类装载器——来帮助它实现一些类装载请求。 除启动类装载器以外的...

    双亲委派模式:类装载器请求另一个类装载器来装载类型的过程。

    用户自定义的类装载器经常依赖其他类装载器——至少依赖于虚拟机启动时创建的启动类装载器——来帮助它实现一些类装载请求。

    除启动类装载器以外的每一个类装载器,都有一个“双亲”类装载器,在某个特定的类装载器试图以常用方式装载类型以前,它会先默认地将这个任务“委派”给它的双亲——请求它的双亲来装载这个类型。这个双亲再依次请求它的双亲来装载这个类型。这个委派的过程一直向上继续,直到达到启动类装载器,通常启动类装载器是委派链中的最后一个类装载器。如果这个类装载器的双亲类装载器有能力来装载这个类型,则这个类装载器返回这个类型。否则,这个类装载器试图自己来装载这个类型。

    设想在运行Java应用程序的过程中,类装载器发出一个装载Bag类的请求,类装载器必须先询问它的双亲——类路径装载器——来查找并装载这个类。这个类装载器依次将向它的双亲发出同样的请求,它的双亲为已安装扩展的类装载器。这个类装载器首先将这个请求委派给它自己的双亲——启动类装载器。

    类装载器的工作背景:
    假设Bag类不是Java API的一部分,也不是一个已安装扩展的一部分,也不在类路径上。当类路径装载器回答:它和它的双亲都不能装载Bag类时,你的类装载器开始尝试装载这个类。

    假设某一刻Bag类的一个方法首次被调用,并且这个方法引用了Java API中的类java.util.HashMap,因为这个引用是首次被运行的程序使用,所以虚拟机会请求你的类装载器(装载Bag的类装载器)来装载java.util.HashMap。和之前一样,你的类装载器首先将请求传递给它的双亲装载器,然后一直委派给启动类装载器。这一次启动类装载器可以将java.util.HashMap类返回给你的类装载器(启动类装载器可以找到这个类,所以已安装扩展的类装载器、类路径装载器不必再查找这个类型),同样你的类装载器也不必从网上下载这个类。所有的类装载器只需要返回由启动类装载器返回的类java.util.HashMap。从这一时刻开始,不管何时Bag类引用名为java.util.HashMap的类,虚拟机就可以直接使用这个java.util.HashMap类了。

    如何使用类装载器来保护可信任类库:

    类装载器的体系结构是通过剔除装作被信任的不可靠类,来保护可信任类库的边界的。

    在有双亲委派模式的情况下,启动类装载器可以抢在标准扩展类装载器之前去装载类;而标准扩展类装载器可以抢在类路径装载器之前去装载那个类;类路径装载器又可以抢先在网络装载器之前去装载它。

    所以,如果网络类装载器试图装载java.lang.Integer,它将不能成功(java.lang.Integer的class文件已经在Java API中存在)。网络类装载器只能使用它的双亲返回的类。

    用这种方法,类装载器的体系结构就可以防止不可靠的代码用它们自己的版本来替代可信任的类。

    但是,如果这个移动代码不是去替换一个被信任的类,而是想在一个被信任的包中插入一个名为全新的类型呢?

    eg:要求网络类装载器装载一个名为java.lang.Virus的类,像以前一样,这个请求一路委派给启动类装载器,启动类装载器负责装载核心Java API的class文件,包括名为java.lang的包,但它无法在包java.lang中找到名为Virus的成员。假设这个类在已安装扩展以及本地类路径中也找不到,你的类装载器将试图从网上下载这个类。

    假设你的类装载器成功下载并定义了这个名为java.lang.Virus的类,Java允许在同一个包中的类拥有彼此访问的特殊权限,而这个包外的类则没有这个权限。因为你的类装载器装载了一个名为java.lang.Virus的类,暗示这个类是Java API的一部分,
    它将得到访问java.lang中被信任类的特殊访问权限,并且可以使用这个特殊访问权限达到不可告人的目的。

    类装载器机制可以防止这个代码得到访问java.lang包中被信任类的访问权限,因为Java虚拟机只把彼此访问的特殊权限授予由同一个类装载器装载到同一个包中的类型。

    因为Java API的java.lang包中的被信任的类是由启动类装载器装载的,而恶意的java.lang.Virus是由网络类装载器装载的,所以这些类型不属于同一个运行时包。

    运行时包:指由同一个类装载器装载的、属于同一个包的、多个类型的集合。

    在允许两个类型之间对包内可见的成员(声明为受保护的或包访问的成员)进行访问之前,虚拟机不但要确定这两个类型属于同一个包,还必须确认它们属于同一个运行时包——它们必须是由同一个类装载器装载的。

    这样,因为java.lang.Virus和来自核心Java API的java.lang的成员不属于同一个运行时包,java.lang.Virus就不能访问Java API的java.lang包中的类型和包内可见的成员。

    运行时包的概念,动机之一是使用不同的类装载器装载不同的类。

    启动类装载器装载核心Java API的class文件,这些class文件是最可信的。已安装扩展的类装载器来自于任何已安装扩展的class文件,已安装扩展是非常可信的,但这个可信度是在一定程度上的可信度,它们不能简单地通过将新类型插入到Java API的包中来获得对包内可见成员的访问权,这是因为已安装扩展是由不同于核心API的类装载器装载的。同样,由类路径装载器在类路径中发现的代码不能访问已安装扩展和Java API中的包内可见成员。

    保护被信任类库的边界的另一种方法:
    类装载器可以用另一种方法来保护被信任的类库的边界,只需要通过简单的拒绝装载特定的禁止类型就可以了。
    假设已经创建了一个名为absolutepower的包,并且将它安装在了本地类路径中的某个地方,能装载来自absolutepower包中任何的类。在这种情况下,编写自己的类装载器,让它做的第一件事就是确认被请求的类不是absolutepower包中的一个成员,如果这样的类被请求装载,你的类装载器将抛出一个安全异常,而不是将这个类的名字传递给双亲类装载器。
    类装载器要知道一个类是否来源于一个被禁止的包,eg:absolutepower,只有一个办法,就是通过他的类名来检测。类名absolutepower.FancyClassLoader指明了它是包absolutepower的一部分,而包absolutepower被列在禁止的包列表中,所以你的类装载器应该立即抛出一个安全异常。

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  • 双亲委派模式的优点

    万次阅读 多人点赞 2019-06-06 16:39:17
    采用双亲委派模式的是好处是Java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,通过这种层级关可以避免类的重复加载,当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素...

    一道面试题
    能不能自己写个类叫java.lang.System?

    答案:通常不可以,但可以采取另类方法达到这个需求。
    解释:为了不让我们写System类,类加载采用委托机制,这样可以保证爸爸们优先,爸爸们能找到的类,儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的,就算自己重写,也总是使用Java系统提供的System,自己写的System类根本没有机会得到加载。

    但是,我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的,为了避免双亲委托机制,这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类,如果我们自己的类加载器放在一个特殊的目录,那么系统的加载器就无法加载,也就是最终还是由我们自己的加载器加载。

    双亲委派模式优势

    避免重复加载 + 避免核心类篡改
    采用双亲委派模式的是好处是Java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,通过这种层级关可以避免类的重复加载,当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素,java核心api中定义类型不会被随意替换,假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类,通过双亲委托模式传递到启动类加载器,而启动类加载器在核心Java
    API发现这个名字的类,发现该类已被加载,并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer,而直接返回已加载过的Integer.class,这样便可以防止核心API库被随意篡改。

    JVM预定义的三种类型类加载器:

    • 启动(Bootstrap)类加载器:是用本地代码实现的类装入器,它负责将
      <Java_Runtime_Home>/lib下面的类库加载到内存中(比如rt.jar)。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节,开发者无法直接获取到启动类加载器的引用,所以不允许直接通过引用进行操作。

    • 标准扩展(Extension)类加载器:是由 Sun 的
      ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的。它负责将<
      Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量
      java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

    • 系统(System)类加载器:是由 Sun 的
      AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的。它负责将系统类路径(CLASSPATH)中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

    双亲委派模型工作工程:

    1.当Application ClassLoader 收到一个类加载请求时,他首先不会自己去尝试加载这个类,而是将这个请求委派给父类加载器Extension ClassLoader去完成。

    2.当Extension ClassLoader收到一个类加载请求时,他首先也不会自己去尝试加载这个类,而是将请求委派给父类加载器Bootstrap
    ClassLoader去完成。

    3.如果Bootstrap ClassLoader加载失败(在<JAVA_HOME>\lib中未找到所需类),就会让Extension ClassLoader尝试加载。

    4.如果Extension ClassLoader也加载失败,就会使用Application ClassLoader加载。

    5.如果Application ClassLoader也加载失败,就会使用自定义加载器去尝试加载。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    这就涉及到了类的具体加载过程, 如下图, 类的加载过程被从左到右划分为 3 大阶段

    1.装载 (Loading)
    该阶段负责找到待加载类的二进制 class 文件, 并把它以 bytecode 的形式装载到虚拟机。 在这个过程中, JVM 会给这个类分配一个基本的内存结构, 但是方法, 变量域, 和它引用到的其他类在这个阶段都还没有处理, 也就是说, 这个类在目前阶段还不可用
    2.链接 (Linking)
    这个步骤又可细分为3个阶段

    • 字节码验证
      验证字节码是否是一个正确,符合规范的类字节码
    • 类准备
      为这个类定义好必须的数据结构以表示成员变量域, 方法, 以及实现的接口等等
    • 解析
      把这个类锁引用的其他类全部加载进来 , 引用的方式有如下几种:
      • 继承
      • 实现接口
      • 域变量
      • 方法定义
      • 方法中定义的本地变量

    3.初始化(Initializing)
    执行类中定义的静态代码块, 初始化静态变量为默认值

    隐式加载 vs 显示加载
    从上文类加载的详细过程可以看出, 类有两种方式被加载进来

    1. 显式加载
      程序主动调用下列类型的方法去主动加载一个类
    • classloader.loadClass( className)
    • Class.forName( className)
    1. 隐式加载
      被显式加载的类对其他类可能存在如下引用:
    • 继承
    • 实现接口
    • 域变量
    • 方法定义
    • 方法中定义的本地变量
    • 被引用的类会被动地一并加载至虚拟机, 这种加载方式属于隐式加载

    原文:https://blog.csdn.net/lengxiao1993/article/details/86689331

    展开全文
  • 1、JDK1.2之前还没有引入双亲委派模式,为了向前兼容,JDK1.2之后的java.lang.ClassLoader添加了一个新的protected方法findClass(),在此之前,用户去继承java.lang.ClassLoader的唯一目的就是重写loadClass()方法,...

    类加载器

    站在Java虚拟机的角度讲,只存在两种不同的类加载器:一种是启动类加载器,这个类加载器使用C++语言实现,是虚拟机自身的一部分:另外一种就是所有其他的类加载器,这些类加载器都由Java语言实现,独立于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
    从Java开发人员的角度来看,类加载器就还可以划分的更细致一些,绝大部分Java程序都会使用到以下三种系统提供的类加载器:

    1. 启动类加载器:这个加载器负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中的,或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载)类库加载到虚拟机中。启动类加载器无法被Java程序直接引用。
    2. 扩展类加载器:这个加载器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。
    3. 应用程序类加载器:这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader方法的返回值,所以一般也称它为系统类加载器。它负责加载用户路径所指定的类库,开发者可以直接使用这个类加载器,如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器

    双亲委派模型

    我们的程序都是由这三个类加载器相互配合进行加载的,如果有必要,还可以加入自己定义的类加载器。这些类加载器之间的关系一般会如下所示:
    在这里插入图片描述
    上图所示的类加载器之间的这种层次关系,就称为类加载器的双亲委派模型。双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现,而都是使用组合关系来复用父加载器的代码。

    类加载器的双亲委派模型在JDK1.2期间被引入并广泛应用于之后几乎所有的Java程序中,但它并不是一个强制性的约束模型,而是Java设计者们推荐给开发者们的一种类加载器实现方式。

    双亲委派模型的工作过程是: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要的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

    使用使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系,有一个显而易见的好处就是Java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。例如类java.lang.Object,它存放在rt.jar之中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给启动类加载器进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反,如果没有使用双亲委派模型,由各个类加载器自行去加载的话,如果用户自己写了一个名为java.lang.Object的类,并放在程序的ClassPath中,那系统中将会出现多个不同的Object类,Java类型体系中最基础的行为也就无从保证,应用程序也将会变得一片混乱。如果有兴趣的话,可以尝试去写一个与rt.jar类库中已有类重名的Java类,将会发现可以正常编译,但永远无法被加载运行。

    双亲委派模型对于保证Java程序的稳定运作很重要,但它的实现却非常简单:先检查是否已经被加载过,若没有加载则调用父加载器的loadClass方法,若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父类加载失败,则在抛出ClassNotFountException异常后,再调用自己的findClass方法进行加载。

    破坏双亲委派模型

    1、JDK1.2之前还没有引入双亲委派模式,为了向前兼容,JDK1.2之后的java.lang.ClassLoader添加了一个新的protected方法findClass(),在此之前,用户去继承java.lang.ClassLoader的唯一目的就是重写loadClass()方法,因为虚拟机在进行类加载的时候会调用加载器的私有方法loadClassInternal(),而这个方法的唯一逻辑就是去调用自己的loadClass()。JDK1.2之后已不提倡用户再去覆盖loadClass()方法,而应当把自己的类加载逻辑写到findClass()方法来完成加载,这样就可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派规则的。

    2、JNDI服务的代码有启动类加载器去加载,但JNDI的目的就是对资源进行集中管理和查找,它需要调用有独立厂商实现并部署在应用程序的ClassPath下的JNDI接口提供者的代码,单启动类加载器不可能“认识”这些代码。为了解决这个问题,Java设计团队只好引入了一个不太优雅的设计:线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)。这个类加载器可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置,如果创建线程时还未设置,它将会从父线程中继承一个,如果在应用程序的全局范围内都没有设置过的话,那这个类加载器默认就是应用程序类加载器。JNDI服务使用这个线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码,也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载动作,这个行为实际上就是打通了双亲委派模型的层次结构来逆向使用类加载器,实际上已经违背了双亲委派模型的一般性原则,但这也是无可奈何的事情。Java中所有涉及SPI的加载动作基本上都是采用这种方式,例如:JNDI、JDBC、JCE、JAXB、和JBI等。

    3、业界“事实上”Java模块化标准的OSGi,它实现模块化热部署的关键就是它自定义的类加载器机制的实现。在OSGi环境下,类加载器不再是双亲委派模型中的树状结构,而是进一步发展为更加复杂的网状结构。具体详见《深入理解虚拟机》第7章。

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空空如也

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双亲委派模式

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