Java类加载机制复习

001458-157202009858e9.jpg

简介

顾名思义,类加载器(class loader)用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。一般来说,Java 虚拟机使用 Java 类的方式如下:Java 源程序(.java 文件)在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码,并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。每个这样的实例用来表示一个 Java 类。通过此实例的 newInstance() 方法就可以创建出该类的一个对象。实际的情况可能更加复杂,比如 Java 字节代码可能是通过工具动态生成的,也可能是通过网络下载的。

类加载器的树状组织结构

Java 中的类加载器大致可以分成两类,一类是系统提供的,另外一类则是由 Java 应用开发人员编写的。系统提供的类加载器主要有下面三个:

  • 引导类加载器(bootstrap class loader):它用来加载 Java 的核心库,是用原生代码来实现的,并不继承自 java.lang.ClassLoader。
  • 扩展类加载器(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
  • 系统类加载器(system class loader):它根据 Java 应用的类路径(CLASSPATH)来加载 Java 类。一般来说,Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader() 来获取它。

除了系统提供的类加载器以外,开发人员可以通过继承 java.lang.ClassLoader 类的方式实现自己的类加载器,以满足一些特殊的需求。

加载器树状组织结构示意图:

双亲委派模式

双亲委派模式工作原理

双亲委派模式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,请注意双亲委派模式中的父子关系并非通常所说的类继承关系,而是采用组合关系来复用父类加载器的相关代码,类加载器间的关系如下:

2020-01-12_16-26.png

其工作原理的是,如果一个类加载器收到了类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行,如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式。

双亲委派模式优势

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。可能你会想,如果我们在 classpath 路径下自定义一个名为 java.lang.SingleInterge 类(该类是胡编的)呢?该类并不存在 java.lang 中,经过双亲委托模式,传递到启动类加载器中,由于父类加载器路径下并没有该类,所以不会加载,将反向委托给子类加载器加载,最终会通过系统类加载器加载该类。

线程上下文类加载器

线程上下文类加载器(context class loader)是从 JDK 1.2 开始引入的。类 java.lang.Thread 中的方法 getContextClassLoader()setContextClassLoader(ClassLoader cl) 用来获取和设置线程的上下文类加载器。如果没有通过 setContextClassLoader(ClassLoader cl) 方法进行设置的话,线程将继承其父线程的上下文类加载器。Java 应用运行的初始线程的上下文类加载器是系统类加载器。在线程中运行的代码可以通过此类加载器来加载类和资源。

在 Java 应用中存在着很多服务提供者接口(Service Provider Interface,SPI),这些接口允许第三方为它们提供实现,如常见的 SPI 有 JDBC、JNDI 等,这些 SPI 的接口属于 Java 核心库,一般存在 rt.jar 包中,由 Bootstrap 类加载器加载,而 SPI 的第三方实现代码则是作为 Java 应用所依赖的 jar 包被存放在 classpath 路径下,由于 SPI 接口中的代码经常需要加载具体的第三方实现类并调用其相关方法,但 SPI 的核心接口类是由引导类加载器来加载的,而 Bootstrap 类加载器无法直接加载 SPI 的实现类,同时由于双亲委派模式的存在,Bootstrap 类加载器也无法反向委托 AppClassLoader 加载器 SPI 的实现类。在这种情况下,我们就需要一种特殊的类加载器来加载第三方的类库,而线程上下文类加载器就是很好的选择。

2020-01-12_16-37.png

参考文档

# Java 

标 题:《Java类加载机制复习》
作 者:zeekling
描 述:梅干菜你个小酥饼哦。
地 址:https://www.zeekling.cn/articles/2020/01/12/1578818636373.html
本站加了原创标签的文章都是本站原创作品, 转载请注明:转载自ZEEKLING博客

评论

取消