Java虚拟机JVM学习05 类加载器的父委托机制

Java虚拟机JVM学习05 类加载器的父委托机制

类加载器

　　类加载器用来把类加载到Java虚拟机中。

类加载器的类型

　　有两种类型的类加载器：

　　1.JVM自带的加载器：

　　　　根类加载器(Bootstrap)

　　　　扩展类加载器(Extension)

　　　　系统类加载器(System)

　　2.用户自定义的类加载器：

　　　　java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式。

JVM自带的加载器

　　Java虚拟机自带了以下几种加载器。

　　1.根(Bootstrap)类加载器：

　　该加载器没有父加载器。

　　它负责加载虚拟机的核心类库，如java.lang.*等。

　　根类加载器从系统属性sun.boot.class.path所指定的目录中加载类库。

　　根类加载器的实现依赖于底层操作系统，属于虚拟机的实现的一部分，它并没有继承java.lang.ClassLoader类，它是用C++写的。

　　2.扩展(Extension)类加载器：

　　它的父加载器为根类加载器。

　　它从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，或者从JDK的安装目录的jre\lib\ext子目录(扩展目录)下加载类库，如果把用户创建的JAR文件放在这个目录下，也会自动由扩展类加载器加载。

　　扩展类加载器是纯Java类，是java.lang.ClassLoader类的子类。

　　3.系统(System)类加载器：

　　也称为应用类加载器，它的父加载器为扩展类加载器。

　　它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类，它是用户自定义的类加载器的默认父加载器。

　　系统类加载器是纯Java类，是java.lang.ClassLoader类的子类。

　　注意：这里的父加载器概念并不是指类的继承关系，子加载器不一定继承了父加载器（其实是组合的关系）。

用户自定义类加载器

　　除了以上虚拟机自带的类加载器以外，用户还可以定制自己的类加载器(User-defined Class Loader)。

　　Java提供了抽象类java.lang.ClassLoader，所有用户自定义的类加载器都应该继承ClassLoader类。

类加载的父委托机制

　　从JDK 1.2版本开始，类的加载过程采用父亲委托机制，这种机制能更好地保证Java平台的安全。

　　在父委托机制中，除了Java虚拟机自带的根类加载器以外，其余的类加载器都有且只有一个父加载器，各个加载器按照父子关系形成了树形结构。

　　当Java程序请求加载器loader1加载Sample类时，loader1首先委托自己的父加载器去加载Sample类，若父加载器能加载，则由父加载器完成加载任务，否则才由loader1本身加载Sample类。

　　说明具体过程的一个例子：

　　loader2首先从自己的命名空间中查找Sample类是否已经被加载，如果已经加载，就直接返回代表Sample类的Class对象的引用。

　　如果Sample类还没有被加载，loader2首先请求loader1代为加载，loader1再请求系统类加载器代为加载，系统类加载器再请求扩展类加载器代为加载，扩展类加载器再请求根类加载器代为加载。

　　若根类加载器和扩展类加载器都不能加载，则系统类加载器尝试加载，若能加载成功，则将Sample类所对应的Class对象的引用返回给loader1，loader1再返回给loader2，从而成功将Sample类加载进虚拟机。

　　若系统加载器不能加载Sample类，则loader1尝试加载Sample类，若loader1也不能成功加载，则loader2尝试加载。

　　若所有的父加载器及loader2本身都不能加载，则抛出ClassNotFoundException异常。

　　总结下来就是：

　　每个加载器都优先尝试用父类加载，若父类不能加载则自己尝试加载；若成功则返回Class对象给子类，若失败则告诉子类让子类自己加载。所有都失败则抛出异常。

定义类加载器和初始类加载器

　　若有一个类加载器能成功加载Sample类，那么这个类加载器被称为定义类加载器。

　　所有能成功返回Class对象的引用的类加载器(包括定义类加载器，即包括定义类加载器和它下面的所有子加载器)都被称为初始类加载器。

　　假设loader1实际加载了Sample类，则loader1为Sample类的定义类加载器，loader2和loader1为Sample类的初始类加载器。

父子关系

　　需要指出的是，加载器之间的父子关系实际上指的是加载器对象之间的包装关系，而不是类之间的继承关系。

　　一对父子加载器可能是同一个加载器类的两个实例，也可能不是。

　　在子加载器对象中包装了一个父加载器对象。

　　例如loader1和loader2都是MyClassLoader类的实例，并且loader2包装了loader1，loader1是loader2的父加载器。

　　当生成一个自定义的类加载器实例时，如果没有指定它的父加载器(ClassLoader构造方法无参数)，那么系统类加载器就将成为该类加载器的父加载器。

父委托机制优点

　　父亲委托机制的优点是能够提高软件系统的安全性。

　　因为在此机制下，用户自定义的类加载器不可能加载应该由父加载器加载的可靠类，从而防止不可靠甚至恶意的代码代替由父加载器加载的可靠代码。

　　例如，java.lang.Object类总是由根类加载器加载，其他任何用户自定义的类加载器都不可能加载含有恶意代码的java.lang.Object类。

命名空间

　　每个类加载器都有自己的命名空间，命名空间由该加载器及所有父加载器所加载的类组成。

　　在同一个命名空间中，不会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类。

　　在不同的命名空间中，有可能会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类。

运行时包

　　由同一类加载器加载的属于相同包的类组成了运行时包。

　　决定两个类是不是属于同一个运行时包，不仅要看它们的包名是否相同，还要看定义类加载器是否相同。

　　只有属于同一运行时包的类才能互相访问包可见(即默认访问级别)的类和类成员。

　　这样的限制能避免用户自定义的类冒充核心类库的类，去访问核心类库的包可见成员。

　　假设用户自己定义了一个类java.lang.Spy，并由用户自定义的类加载器加载，由于java.lang.Spy和核心类库java.lang.*由不同的类加载器加载，它们属于不同的运行时包，所以java.lang.Spy不能访问核心类库java.lang包中的包可见成员。

参考资料

　　圣思园张龙老师Java SE系列视频教程。