Java双亲委托机制：类加载的安全保障

Java中的双亲委托机制是一种类加载器的工作模式，旨在确保Java类在虚拟机中的唯一性，防止类重复加载，并保护核心API的安全性。下面我们来详细了解这个机制。

类加载器的层次结构

Java中主要有四种类加载器：

Bootstrap ClassLoader（启动类加载器） ：负责加载Java核心类库，如java.lang.Object。
Extension ClassLoader（扩展类加载器） ：加载扩展类库，通常位于jre/lib/ext目录下。
Application ClassLoader（应用类加载器） ：加载应用程序的类，通常是用户编写的类。
User ClassLoader（用户自定义类加载器） ：用户可以自定义的类加载器，用于特殊场景。

每个类加载器都有一个父类加载器，除了Bootstrap ClassLoader，它没有父类加载器。

委托加载过程

请求委托：当一个类加载器收到类加载请求时，它不会直接加载，而是将请求委托给其父类加载器。
逐级委托：父类加载器继续将请求委托给其父类加载器，直到Bootstrap ClassLoader。
尝试加载：如果Bootstrap ClassLoader无法加载该类，则会逐层向下委托给子类加载器尝试加载。
自行加载：只有当父类加载器无法加载时，子类加载器才会尝试自己加载该类。

示例代码

下面是一个简单的自定义类加载器示例，展示如何重写loadClass()方法：

java 复制代码

java
import java.lang.reflect.Method;

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        // 首先尝试通过父类加载器加载
        try {
            return super.loadClass(name, resolve);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父类加载器无法加载，则尝试自己加载
            try {
                byte[] classBytes = getClassBytes(name); // 自定义方法获取类字节码
                return defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
            } catch (Exception ex) {
                throw new ClassNotFoundException(name, ex);
            }
        }
    }

    // 自定义方法获取类字节码
    private byte[] getClassBytes(String className) {
        // 这里需要实现获取类字节码的逻辑，例如从文件系统或网络读取
        // 这里省略具体实现
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();
        Class<?> clazz = customClassLoader.loadClass("CustomClass");
        Method method = clazz.getMethod("customMethod");
        Object instance = clazz.newInstance();
        method.invoke(instance);
    }
}

双亲委托机制的作用

防止类重复加载：通过委托父类加载器检查是否已经加载过该类，避免重复加载。
保证核心API安全性：防止开发者覆盖核心类库中的类，因为这些类最终都是由Bootstrap ClassLoader加载的。

打破双亲委托机制

如果需要打破双亲委托机制，可以通过自定义类加载器并重写loadClass()方法来实现。这种方法通常用于特殊场景下需要绕过双亲委托的限制。

示例：打破双亲委托

下面是一个打破双亲委托的示例，直接在子类加载器中加载类，而不委托给父类加载器：

scala 复制代码

java
public class BreakDelegationClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
        // 直接尝试自己加载，而不委托给父类加载器
        try {
            byte[] classBytes = getClassBytes(name); // 自定义方法获取类字节码
            return defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
        } catch (Exception e) {
            throw new ClassNotFoundException(name, e);
        }
    }

    // 自定义方法获取类字节码
    private byte[] getClassBytes(String className) {
        // 这里需要实现获取类字节码的逻辑，例如从文件系统或网络读取
        // 这里省略具体实现
        return null;
    }
}

这种方式通常用于特殊场景，如动态加载类或需要绕过双亲委托的限制时。