双亲委派模型

野性酷女 2022-03-10 14:28 261阅读 0赞

### 双亲委派模型 ###

*   *  类与类加载器
     *  双亲委派模型

虚拟机设计团队把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块被称为“类加载器”。

## 类与类加载器 ##

类加载器虽然只用于实现类的加载动作，但它在Java程序中起到的作用却远远不限于类加载阶段。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性。这句话可以表达得更通俗一些：比较两个类是否“相等”，只有在这两个类是由同一个类加载器加载的前提之下才有意义，否则，即使这两个类是来源于同一个Class文件，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必定不相等。

这里所指的“相等”，包括代表类的Class对象的equals（）方法、isAssignableFrom（）方法、isInstance（）方法的返回结果，也包括了使用instanceof关键字做对象所属关系判定等情况。

## 双亲委派模型 ##

*  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。
 *  只有当父加载器反馈自己无法完成这这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

站在Java虚拟机的角度讲，只存在两种不同的类加载器：

1.  一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现 ，是虚拟机自身的一部分；
2.  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得更细致一些，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（Bootstrap  
    ClassLoader）**：这个类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**）类库加载到虚拟机内存中。**启动类加载器无法被Java程序直接引用**。
2.  **扩展类加载器（Extension  
    ClassLoader）**：这个加载器由`sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现`，它负责加载`＜JAVA_HOME＞\lib\ext`目录中的，或者被`java.ext.dirs`系统变量所指定的路径中的所有类库，**开发者可以直接使用扩展类加载器**。
3.  **应用程序类加载器（Application  
    ClassLoader）**：这个类加载器由`sun.misc.Launcher$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**用户类路径**`（ClassPath）`上所指定的类库，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。**

我们的应用程序都是由这三种类加载器互相配合进行加载的，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图所示。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjU4NjEyMA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
图中所展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（Parents Delegation Model）。

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（Inheritance）的关系来实现，而是都使用组合（Composition）关系来复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程是：

1.  **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。**
2.  **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的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。**

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。

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，实现双亲委派的代码都集中在`java.lang.ClassLoader的loadClass（）`方法之中，如代码所示，  
逻辑清晰易懂：

1.  先检查是否已经被加载过，
2.  若没有加载则调用父加载器的loadClass（）方法，
3.  若父加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。
4.  如果父类加载失败，则在抛出ClassNotFoundException异常后，
5.  再调用自己的findClass（）方法进行加载。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
            // First, check if the class has already been loaded
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
                    if (parent != null) {
                        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
                }
    
                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;
        }
    }

注：本文参考自周志明的《深入理解Java虚拟机》，非常感谢大佬的书！

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