虚拟机类的加载机制 (二)

虚拟机类的加载机制(二)

类加载器

类加载器虽然只用于实现类的加载动作。但是对于任意一个类，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，每一个类加载器，都拥有一个独立名称空间（即类和加载器构成唯一性）。其中比较两个类是否“相等”，只有在这两个类来源于同个 Class 文件而且被同一个虚拟机加载才能说相等。

这里的“相等”，包括代表类的 Class 对象的 equals()方法，isAssignableFrom（）、isInstance()返回的结果。

package dddy.gin.jvm.chapter07;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

/**
 * 不同类加载器对instanceof关键字的影响
 * @author gin
 */
public class ClassLoader01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        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("dddy.gin.jvm.chapter07.ClassLoader01")
                .getDeclaredConstructor()
                .newInstance();
        System.out.println(obj.getClass());
        System.out.println(obj instanceof dddy.gin.jvm.chapter07.ClassLoader01);
    }
}

运行结果为：

class dddy.gin.jvm.chapter07.ClassLoader01
false

从结果可以看出我们用 myLoder 加载器加载的类和系统加载器加载的类名字虽然相同但是加载器不同也是不相等的。

双亲委派模型

在 Java 中主要可以分为两种不同的类加载器：第一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用 C++ 语言实现；第二种是所有其他的类加载器，这些类加载器都有 Java 语言实现，独立于虚拟机外部，并且继承于 java.lang.ClassLoader。

如下图是类加载器双亲委派模型：

其中启动类加载器（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类库（比如可以识别 rt.jar；如果名字不符的类库即使放在 lib 目录也不会加载）加载到虚拟内存中。

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：这个加载器由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现，负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext 目录中的，或者被 java.ext.dirs 系统变量指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展加载器。

应用程序类加载器（Application ClassLoader）：这个类加载器由 sun.misc.Launcher.$App-ClassLoader 实现，它负责加载用户路径 ClassPath 上指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用没有自定义类加载器，一般情况下就是这个为程序的默认类加载器。

上图展示的是双亲委派模型（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。这里的“父子关系”一般不会以继承关系来实现，而都是使用“组合关系”复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程是：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，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。

为什么需要双亲委派模型，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，如果用户自己编写了一个称为 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法保证，应用程序也将会变得一片混乱。

破环双亲委派模型

因为双亲委派模型不是一个强制性的约束模型，是 java 设计者推荐给开发者的类加载实现方式。其中有三次比较大规模的“被破坏”的情况

JDK1.2 发布之前，因为双亲委派模型是 JDK1.2 之后才被引入的，而类加载器和抽象类 java.lang.ClassLoader 则 JDK1.0 就已经存在，为了向前兼容。在 JDK1.2 之后 java.lang.ClassLoader 引入了 findClass（）方法，来解决向前兼容的问题。
JNDI 破坏双亲委派模型 **，由于越基础的类由越上层的加载器进行加载。
若加载的基础类中需要回调用户代码，而这时顶层的类加载器无法识别这些用户代码，怎么办呢？这时就需要破坏双亲委派模型了。 **
- JNDI 破坏双亲委派模型
  JNDI 是 Java 标准服务，它的代码由启动类加载器去加载。但是 JNDI 需要回调独立厂商实现的代码，而类加载器无法识别这些回调代码（SPI）。
  为了解决这个问题，引入了一个线程上下文类加载器。 可通过 Thread.setContextClassLoader()设置。
  利用线程上下文类加载器去加载所需要的 SPI 代码，即父类加载器请求子类加载器去完成类加载的过程，而破坏了双亲委派模型
- Spring 破坏双亲委派模型
  Spring 要对用户程序进行组织和管理，而用户程序一般放在 WEB-INF 目录下，由 WebAppClassLoader 类加载器加载，而 Spring 由 Common 类加载器或 Shared 类加载器加载。
  那么 Spring 是如何访问 WEB-INF 下的用户程序呢？
  使用线程上下文类加载器。 Spring 加载类所用的 classLoader 都是通过 Thread.currentThread().getContextClassLoader()获取的。当线程创建时会默认创建一个 AppClassLoader 类加载器（对应 Tomcat 中的 WebAppclassLoader 类加载器）： setContextClassLoader(AppClassLoader)。
  利用这个来加载用户程序。即任何一个线程都可通过 getContextClassLoader()获取到 WebAppclassLoader。
追求程序的动态性，如代码热替换（HotSwap）、模块热部署（Hot Deployment），在 OSGI 环境下，类加载器不再是双亲委派模型中的树型结构，而是进一步发展成为更加复杂的网状结构，收到类加载请求时不再是双亲委派模型。

参考：

https://blog.csdn.net/luzhensmart/article/details/82665122

周志明. 深入理解 Java 虚拟机：JVM 高级特性与最佳实践 . 机械工业出版社.

虚拟机类的加载机制 (二)