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前言
双亲委派模型是 Java 加载类的机制. 采用双亲委派模型的好处是 Java 类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层级关系，通过这种层级关系可以避免类的重复加载.
1. 模型基础
Bootstrap ClassLoader(启动类加载器): 负责将 %JAVA_HOME%/lib 目录中或 -Xbootclasspath 中参数指定的路径中的，并且是虚拟机识别的（按名称）类库加载到 JVM 中
Extension ClassLoader（扩展类加载器 ): 负责加载 %JAVA_HOME%/lib/ext 中的所有类库
Application ClassLoader（应用程序加载器 ): 负责 ClassPath 中的类库
2. 为什么使用双亲委派模型?
1. 双亲委派模型最大的好处就是让 Java 类同其类加载器一起具备了一种带优先级的层次关系。这句话可能不好理解，我们举个例子。比如我们要加载 java.lang.Object 类，无论我们用哪个类加载器去加载 Object 类，这个加载请求最终都会委托给 Bootstrap ClassLoader，这样就保证了所有加载器加载的 Object 类都是同一个类。如果没有双亲委派模型，那就乱了套了，完全可能搞出多个不同的 Object 类。2. 自上而下每个类加载器都会尽力加载.
3. 看看源码
1. 首先加载类调用的 loadClass 方法, 我们找到 ClassLoader 的 loadClass():
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;
}
}
首先判断了该类是否已加载.
若没加载, 则传给双亲加载器去加载,
若双亲加载器没能成功加载它, 则自己用 findClass() 去加载. 所以是个向上递归的过程.
自定义加载器时, 需要重写 findClass 方法, 因为是空的, 没有任何内容:
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
4. 自己动手, 编写一个自己的类加载器
1. 首先需要一个编译好的 class 文件, 笔者用了一个之前写的斐波那契的类 Fib.class(所在路径:C:/Users/Think/crabapple), 下面是用 idea 通过反编译方式打开的 class 文件, 注意记下 class 文件的包名, 在后续代码中需要使用类的全限定名称.
//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//
package crabapple;
public class Fib {
public static int fib(int num) {
return num < 2 ? num : fib(num – 2) + fib(num – 1);
}
}
2. 继承 ClassLoader, 重写 findClass 方法:
class MyClassLoader extends ClassLoader {
private String classPath; // 保存的地址
/**
* 传入地址构造函数
* @param classPath
*/
public MyClassLoader(String classPath) {
this.classPath = classPath;
}
/**
* 读取 class 文件
* @param name
* @return
* @throws Exception
*/
private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
String inPath = classPath + “/” + name + “.class”;
FileInputStream fis = new FileInputStream(inPath);
int len = fis.available();
byte[] data = new byte[len];
fis.read(data);
fis.close();
return data;
}
/**
* 重写 findClass 方法，让加载的时候调用 findClass 方法
* @param name
* @return
* @throws ClassNotFoundException
*/
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
try {
byte[] data = loadByte(name);
// 将字节码载入内存
return defineClass(name, data, 0, data.length);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
loadByte 方法仅用作读取文件
findClass 方法才是加载类到内存的, 注意 name 必须填全限定名, 比如 java.lang.Object.
3. 测试, 一下将使用一些反射机制和 class 类的方法.
public class ClassLoaderTest extends ClassLoader {
//main 函数本该抛出异常有 ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, 为了好看, 简写成 Exception
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 初始化类加载器
MyClassLoader myClassLoader=new MyClassLoader(“C:/Users/Think/crabapple”);
// 加载 Fib 类, 笔者 class 文件包名为 crabapple
Class myClass=myClassLoader.loadClass(“crabapple.Fib”);
// 获取加载类的实例
Object object=myClass.newInstance();
// 获取该类一个名为 fib, 且参数为 int 的方法
Method method=myClass.getMethod(“fib”,int.class);
// 执行这个方法
int result=method.invoke(object,4);
// 打印结果
System.out.print(result);
//output
/**
* 3
* Process finished with exit code 0
*/
}
}
执行成功
我们来分析下,Fib 类的加载过程, 初始化自定义类加载器后,loadClass 方法肯定将其委派到双亲 Application ClassLoader, 而 Application ClassLoader 又将其委派到 Extension ClassLoader, 继而委派到 Bootstrap ClassLoader. 但是 Bootstrap ClassLoader 发现 Fib 并不在自己的加载能力范围内, 于是移向 Extension ClassLoader, 同理 Extension ClassLoader 只能加载 /ext 中的 class, 继而让给 Application ClassLoader, 而 Application ClassLoader 只加载 classpath 中的类, 于是又回到我们自定义的 MyClassLoader, 幸好我们重写了 findClass 方法进而执行了加载, 否在 findClass 抛出找不到类的异常. 至此 Fib 类加载完成.
结语
如上便是笔者对双亲委派模型的总结, 如有错误, 欢迎指正.
