JVM--双亲委派模型

1.双亲委派模型

定义:

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,并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。
站在Java 开发人员的角度来看,类加载器就应当划分得更细致一些。自 JDK 1.2 以来, Java 一直保持着三层类加载器、双亲委派的类加载架构,尽管这套架构在Java 模块化系统出现后有了一些调整变 动,但依然未改变其主体结构,我们将在7.5 节中专门讨论模块化系统下的类加载器。
本文将针对JDK 8 及之前版本的 Java 来介绍什么是三层类加载器,以及什么是双亲委派模型。对于这个时期的Java 应用,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。

图中展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。不过这里类加载器之间的父子关系一般不是以继承(Inheritance )的关系来实现的,而是通常使用组合(Composition )关系来复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作原理:

在双亲委派模型中,当一个类加载器(ClassLoader)收到类加载的请求时,它不会立即尝试自己加载这个类,而是首先将这个请求委派给它的父类加载器去处理。这个过程会一直递归进行,直到达到最顶层的启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)。如果父类加载器能够加载这个类,就返回这个类的Class对象给子类加载器;如果父类加载器无法加载这个类,子类加载器才会尝试自己去加载。

注:双亲委派模型保证了java类不会被篡改,从而增强了Java程序的安全性和稳定性。

2. 破坏双亲委派

前言
上面提到过双亲委派模型并不是一个具有 强制性约束的模型 ,而是 Java 设计者推荐给开发者们的 类加载器实现方式。在Java 的世界中大部分的类加载器都遵循这个模型,但也有例外的情况,直到 Java模块化出现为止,双亲委派模型主要出现过3 次较大规模 " 被破坏 " 的情况。
第一次被破坏:
双亲委派模型的第一次"被破坏"其实发生在双亲委派模型出现之前------即JDK 1.2面世以前的"远古"时代。由于双亲委派模型在JDK 1.2之后才被引入,但是类加载器的概念和抽象类
java.lang.ClassLoader 则在 Java 的第一个版本中就已经存在,面对已经存在的用户自定义类加载器的代码,Java 设计者们引入双亲委派模型时不得不做出一些妥协。
为了兼容这些已有代码,无法再以技术手段避免loadClass()被子类覆盖的可能性,只能在 JDK1.2 之后的 java.lang.ClassLoader 中添加一个新的 protected方法 findClass() ,并引导用户编写的类加载逻辑时尽可能去重写这个方法,而不是在 loadClass()中编写代码。上节我们已经分析过 loadClass() 方法,双亲委派的具体逻辑就实现在这里面, 按照loadClass() 方法的逻辑,如果父类加载失败,会自动调用自己的 findClass() 方法来完成加载,这样既不影响用户按照自己的意愿去加载类,又可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派规则的。
第二次被破坏:
双亲委派模型的第二次"被破坏"是由这个模型自身的缺陷导致的,双亲委派很好地解决了各个类
加载器协作时基础类型的一致性问题(越基础的类由越上层的加载器进行加载),基础类型之所以被称为" 基础 " ,是因为它们总是作为被用户代码继承、调用的 API 存在,但程序设计往往没有绝对不变的完美规则,如果有基础类型又要调用回用户的代码就会产生问题
第三次被破坏:
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而导致的,这里所说的"动态性"指的是一些非常"热"门的名词:代码热替换(Hot Swap)、模块热部署(Hot Deployment)等。说白了就是希望Java应用程序能像我们的电脑外设那样,接上鼠标、U盘,不用重启机器就能立即使用,鼠标有问题或要升级就换个鼠标,不用关机也不用重启。对于个人电脑来说,重启一次其实没有什么大不了的,但对于一些生产系统来说,关机重启一次可能就要被列为生产事故,这种情况下热部署就对软件开发者,尤其是大型系统或企业级软件开发者具有很大的吸引力。
OSGi实现模块化热部署的关键是它自定义的类加载器机制的实现,每一个程序模块( OSGi 中称为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环境下,类加载器不再双亲委派模型推荐的树状结构,而是进一步发展为更 加复杂的网状结构,当收到类加载请求时,OSGi 将按照下面的顺序进行类搜索:
1)将以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,类查找失败。
注意: 上面的查找顺序中只有开头两点仍然符合双亲委派模型的原则,其余的类查找都是在平级的类加 载器中进行的。

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