如何打破双亲委派机制

双亲委派机制

       第一次知道何为打破双亲委派机制是通过阅读周志明的《深入理解Java虚拟机》，我们知道双亲委派机制是指当一个类加载器收到一个类加载请求时，该类加载器首先会把请求委派给父类加载器。每个类加载器都是如此，只有在父类加载器在自己的搜索范围内找不到指定类时，子类加载器才会尝试自己去加载。【这里的“父类”只是名义上的父类，而不是真的是继承上父子关系】
       这种模型要求，除了顶层的启动类加载器外，其他的类加载器都要有自己的父类加载器。假如有一个类要加载进来，一个类加载器并不会马上尝试自己将其加载，而是委派给父类加载器，父类加载器收到后又尝试委派给其父类加载器，以此类推，直到委派给启动类加载器，这样一层一层往上委派。只有当父类加载器反馈自己没法完成这个加载时，子加载器才会尝试自己加载。通过这个机制，保证了 Java 应用所使用的都是同一个版本的 Java 核心库的类，同时这个机制也保证了安全性。设想如果应用程序类加载器想要加载一个有破坏性的 java.lang.System 类，双亲委派模型会一层层向上委派，最终委派给启动类加载器，而启动类加载器检查到缓存中已经有了这个类，并不会再加载这个有破坏性的 System 类。
       另外，类加载器还拥有全盘负责机制，即当一个类加载器加载一个类时，这个类所依赖的、引用的其他所有类都由这个类加载器加载，除非在程序中显式地指定另外一个类加载器加载。
       在 Java 中，我们用完全匹配类名来标识一个类，即用包名和类名。而在 JVM 中，一个类由完全匹配类名和一个类加载器的实例 ID 作为唯一标识。也就是说，同一个虚拟机可以有两个包名、类名都相同的类，只要它们由两个不同的类加载器加载。当我们在 Java 中说两个类是否相等时，必须在针对同一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，就算是同样的字节码，由不同的类加载器加载，这两个类也不是相等的。这种特征为我们提供了隔离机制，在 Tomcat 服务器中就使用到了这样的隔离机制。

在书中我们可以知道双亲委派模型破坏历史，以下是从书上摘抄下来

1. 第一次破坏
          由于双亲委派模型是在JDK1.2之后才被引入的，而类加载器和抽象类java.lang.ClassLoader则在JDK1.0时代就已经存在，面对已经存在的用户自定义类加载器的实现代码，Java设计者引入双亲委派模型时不得不做出一些妥协。在此之前，用户去继承java.lang.ClassLoader的唯一目的就是为了重写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()，而这个方法唯一逻辑就是去调用自己的loadClass()。
2. 第二次破坏
          双亲委派模型的第二次“被破坏”是由这个模型自身的缺陷所导致的，双亲委派很好地解决了各个类加载器的基础类的同一问题（越基础的类由越上层的加载器进行加载），基础类之所以称为“基础”，是因为它们总是作为被用户代码调用的API，但世事往往没有绝对的完美。
   如果基础类又要调用回用户的代码，那该么办？
          一个典型的例子就是JNDI服务，JNDI现在已经是Java的标准服务，
   它的代码由启动类加载器去加载（在JDK1.3时放进去的rt.jar），但JNDI的目的就是对资源进行集中管理和查找，它需要调用由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，但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，他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。
          有了线程上下文加载器，JNDI服务就可以使用它去加载所需要的SPI代码，也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作，这种行为实际上就是打通了双亲委派模型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采用这种方式，例如JNDI、JDBC、JCE、JAXB和JBI等。
3. 第三次破坏
          双亲委派模型的第三次“被破坏”是由于用户对程序动态性的追求导致的，这里所说的“动态性”指的是当前一些非常“热门”的名词：代码热替换、模块热部署等，简答的说就是机器不用重启，只要部署上就能用。
          OSGi实现模块化热部署的关键则是它自定义的类加载器机制的实现。每一个程序模块(Bundle)都有一个自己的类加载器，当需要更换一个Bundle时，就把Bundle连同类加载器一起换掉以实现代码的热替换。在OSGi幻境下，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，当受到类加载请求时，OSGi将按照下面的顺序进行类搜索：
   ① 将java.＊开头的类委派给父类加载器加载。
   ② 否则，将委派列表名单内的类委派给父类加载器加载。
   ③ 否则，将Import列表中的类委派给Export这个类的Bundle的类加载器加载。
   ④ 否则，查找当前Bundle的ClassPath，使用自己的类加载器加载。
   ⑤ 否则，查找类是否在自己的Fragment Bundle中，如果在，则委派给Fragment Bundle的类加载器加载。
   ⑥ 否则，查找Dynamic Import列表的Bundle，委派给对应Bundle的类加载器加载。
   ⑦ 否则，类加载器失败。

jvm自带的三个类加载器所加载的路径如下

• Bootstrap ClassLoader————jdk/jre/lib/ 目录下 Extension

• ClassLoader————jdk/jre/lib/ext/ 目录下

• Application ClassLoader————ClassPath路径下

双亲委派工作流程
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。
⑥、如果均加载失败，就会抛出ClassNotFoundException异常。

应用场景

那么那些地方会应用到打破双亲委派机制这样的情况呢？
答：

1. SPI机制：对应双亲委派破坏使的第二次
   例如：
        ①JDBC加载不同类型的驱动模块：
         以DriverManager.class来说明。DriverManager的classloader是BootstrapClassLoader，而其得到的connection的classloader是ApplicationClassLoader。如果在A类引用B类时发现B类还没有加载，那么会调用A类的类加载器进行加载，并且由于可见性的原因，BootstrapClassLoader加载的类是看不到Extension ClassLoader或者ApplicationClassLoader加载的类的，这里对应的是DriverManager和connection。所以说SPI破坏了双亲委任模型。
        若还没理解的话我在详细解释一下，若按照双亲委任模型的话， DriverManager被Bootstrap类加载器加载，其内部引用到的connection也理应由Bootstrap类加载器加载，但Driver.class的实现类不在Bootstrap类加载器所能扫描到的范围里，所以交由Bootstrap类加载器是弄不了的，而双亲委任模型规定是先交由父类去加载，加载不了再由自己加载，而Bootstrap类加载器是最顶层的类加载器了，没有父类了，所以交由自己加载，但是自己也加载不了，所以为了能够加载到Driver.class的实现类，我们只能打破双亲委任模型了【使用子类加载器去加载Driver.class的实现类】，通过Thread.currentThread().getContextClassLoader()的方式，我们将得到ApplicationClassLoader，而ApplicationClassLoader就能够扫描到我们添加进来的jar包【依赖的jar包都是在ClassPath下】，所以Driver.class的实现类就能够被加载到。若仍然还未能理解的话，请看JDBC加载mysql驱动模块
2. tomcat：在tomcat中，核心的Java类的加载还是遵从双亲委派模型的 ，而重点突出违反双亲委派模型的是：在Tomcat中各个web应用在加载类的时候会优先使用自己的类加载器(WebAppClassLoader)，加载不到时再交给commonClassLoader走双亲委托 ，这就打破了双亲委派机制。
3. 热部署：可以看上面双亲委派破坏史第三次