类加载器和双亲委派模型_类加载器的双亲委派模型

虚拟机设计团队有意把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流”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获取所需的类。实现这个动作的代码被称为“类加载器(Class Loader)”。

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超类加载阶段。对于任意一个类，都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。 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下才有意义。否则，即使这两个类来源于同一个Class文件，被同一个虚拟机加载，只要加载它们的类加载器不同，那这两个类就必不相等。

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各种情况。

public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        ClassLoader myLoader = new ClassLoader() {
            @Override
            public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
                try {
                    String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
                    InputStream is = getClass().getResourceAsStream(fileName);
                    if (is == null) {
                        return super.loadClass(name);
                    }
                    byte[] b = new byte[is.available()];
                    is.read(b);
                    return defineClass(name, b, 0, b.length);
                } catch (IOException e) {
                    throw new ClassNotFoundException(name);
                }
            }
        };

        Object obj = myLoader.loadClass("com.example.xuniji.ClassLoaderTest").newInstance();
        System.out.println(obj.getClass());
        System.out.println(obj instanceof com.example.xuniji.ClassLoaderTest);
    }
}
output:
class com.example.xuniji.ClassLoaderTest
false
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从两行输出结果中，从第一行可以看到这个对象确实是类com.example.xuniji.ClassLoaderTest实例化出来的，但在第二行输出中却返回了false。

这是因为在java虚拟机中同时存在了两个ClassLoaderTest类，一个是由虚拟机应用程序类加载器所加载的，另外一个是由我们自定义的类加载器加载的，虽然它们都来自同一个Class文件，但在java虚拟机中仍然是两个相互独立的类，做对象类型检查时的结果仍然为false。

双亲委派模型

站在java虚拟机的角度来看，只存在两种不同的类加载器：

• 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；
• 另外一种就是其他所有的类加载器，这些类加载器都由java语言实现，独立存在于虚拟机外部，并且全部都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

针对JDK8，绝大多数java程序都会使用到以下3个系统提供的类加载器来进行加载。

• 启动类加载器（Bootstrap Class Loader）:负责加载存放在<JAVA_HOME>\lib目录，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中存放的，而且是java虚拟机能够识别到的类库加载到虚拟机的内存中。启动类加载器无法被java程序直接引用，用户在编写自定义类加载器时，如果需要把加载请求委派给启动类加载器去处理，那直接使用null代替即可。
• 扩展类加载器（Extension Class Loader）：这个类加载器是在类sun.misc.Launcher$ExtClassLoader中以java代码的形式实现的。它负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中所有的类库。该扩展器是由java代码实现的，开发者可以直接在程序中使用扩展类加载器来加载Class文件。
• 应用程序类加载器（Application Class Loader）：这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader来实现。由于应用程序类加载器是ClassLoader类中getSystemClassLoader()方法的返回值，所以有些场合中也称它为“系统类加载器”。它负责加载用户类路径（ClassPath）上所有的类库，开发者同样可以直接在代码中使用这个类加载器。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。

上图所示的各种类加载器之间的层次关系被称为类加载器的“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有自己的父类加载器。这里的父子关系通常是使用组合关系来复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程：
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最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的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。

使用双亲委派模型来组织类加载器之间的关系，一个显而易见的好处就是java中的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中，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都是委派给处于模型最顶端的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能够保证是同一个类。

双亲委派模型对于保证java程序的稳定运行极为重要，但它的实现却异常简单，只有十几行代码，全部集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法之中：

protected Class<?> loadClass(String var1, boolean var2) throws ClassNotFoundException {
    synchronized(this.getClassLoadingLock(var1)) {
        //首先，检查请求的类是否已经被加载过了
        Class var4 = this.findLoadedClass(var1);
        if (var4 == null) {
            long var5 = System.nanoTime();

            try {
                if (this.parent != null) {
                    //调用父类类加载器
                    var4 = this.parent.loadClass(var1, false);
                } else {
                    //父加载器为空默认使用启动类加载器作为父加载器
                    var4 = this.findBootstrapClassOrNull(var1);
                }
            } catch (ClassNotFoundException var10) {
            //如果父类加载器抛出异常ClassNotFoundException
            //说明父类加载器无法完成加载请求
                ;
            }

            if (var4 == null) {
                long var7 = System.nanoTime();
                //父类无法完成，调用本身的findClass方法来进行加载
                var4 = this.findClass(var1);
                PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(var7 - var5);
                PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(var7);
                PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }

        if (var2) {
            this.resolveClass(var4);
        }

        return var4;
    }
}
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