双亲委派机制
记录一下JVM的双亲委派机制学习记录。
类加载器种类
当我们运行某一个java类的main方法时，首先需要由java虚拟机的类加载器将我们要执行的main方法所在的class文件加载到jvm中，这里提到的类加载器大概有4种：
引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等
扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包
应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包。
每个类加载器加载的包路径都是不同的，有各自的职责。通过一下示例，可以看出每个类加载器加载的路径：
public class TestJDKClassLoader { public static void main(String[] args) { System.out.println(String.class.getClassLoader()); System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName()); System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName()); System.out.println(); ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader(); ClassLoader extClassloader = appClassLoader.getParent(); ClassLoader bootstrapLoader = extClassloader.getParent(); System.out.println("the bootstrapLoader : " + bootstrapLoader); System.out.println("the extClassloader : " + extClassloader); System.out.println("the appClassLoader : " + appClassLoader); System.out.println(); System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件："); URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs(); for (int i = 0; i < urls.length; i++) { System.out.println(urls[i]); } System.out.println(); System.out.println("extClassloader加载以下文件："); System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs")); System.out.println(); System.out.println("appClassLoader加载以下文件："); System.out.println(System.getProperty("java.class.path")); } } // 运行结果： null sun.misc.Launcher$ExtClassLoader sun.misc.Launcher$AppClassLoader the bootstrapLoader : null the extClassloader : sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@330bedb4 the appClassLoader : sun.misc.Launcher$AppClassLoader@14dad5dc bootstrapLoader加载以下文件： file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/resources.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/rt.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/sunrsasign.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jsse.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jce.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/charsets.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/lib/jfr.jar file:/D:/ProgramFiles/jdk1.8.0_45_64bit/jre/classes extClassloader加载以下文件： D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibext;C:WINDOWSSunJavalibext appClassLoader加载以下文件： D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibcharsets.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibdeploy.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextaccess-bridge-64.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextcldrdata.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextdnsns.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextjaccess.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextjfxrt.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextlocaledata.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextnashorn.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextsunec.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextsunjce_provider.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextsunmscapi.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextsunpkcs11.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibextzipfs.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibjavaws.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibjce.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibjfr.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibjfxswt.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibjsse.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibmanagement-agent.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibplugin.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibresources.jar;D:ProgramFilesjdk1.8.0_45_64bitjrelibrt.jar;D:Fileslearntulingjvm-demotargetclasses;D:ProgramFilesideaIU-2021.3.3.winlibidea_rt.jar Process finished with exit code 0 appClassLoader虽然打印的内容虽然很多，但它只需要加载target目录下的文件。
双亲委派机制
虽然基本只有4种类加载器，但这4种类加载器之间是存在一定的关联关系的。如下图：
加载某个类时会先委托给父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父类加载器加载，所有的父类加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的类加载路径中寻找并载入目标类。
比如上面的TestJDKClassLoader，首先会委托应用程序类加载，应用程序类加载器则委托扩展类加载器加载，扩展类加载器则委托引导类加载器加载，引导类加载器在它的类加载路径下找不到TestJDKClassLoader.class文件，则向下委托扩展类加载器加载，扩展类加载器加载不到则委托应用程序类加载器自己加载，于是应用程序类加载器在target目录下找到并载入了TestJDKClassLoader.class文件。
我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：
我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：
我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码，AppClassLoader的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法，该方法的大体逻辑如下：
-
首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接
返回。 -
如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加
载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加
载。 -
如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的
findClass方法来完成类加载。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // First, check if the class has already been loaded // 检查当前类加载器是否已经找到 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { long t0 = System.nanoTime(); try { // 有无父类加载器 if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } } 为什么要设计双亲委派机制？
沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心
API库被随意篡改
避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一
次，保证被加载类的唯一性
例子：比如我们自己新建了一个java.lang.String类，我们看能不能加载成功。
package java.lang; public class String { public static void main(String[] args) { System.out.println("============自己的类加载器===="); } } // 执行结果 错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为: public static void main(String[] args) 否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application 自定义类加载器
自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。
public class MyClassLoaderTest { static class MyClassLoader extends ClassLoader { private String classPath; public MyClassLoader(String classPath) { this.classPath = classPath; } private byte[] loadByte(String name) throws Exception { name = name.replaceAll("\.", "/"); FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class"); int len = fis.available(); byte[] data = new byte[len]; fis.read(data); fis.close(); return data; } protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { try { byte[] data = loadByte(name); //defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。 return defineClass(name, data, 0, data.length); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); throw new ClassNotFoundException(); } } } public static void main(String[] args) throws Exception { //初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载器设置为应用程序类加载器AppClassLoader MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("D:/test"); //D盘创建 test/com/hyz/jvm 几级目录，将User类的复制类User1.class丢入该目录 Class clazz = classLoader.loadClass("com.hyz.jvm.User1"); // Class clazz = classLoader.loadClass("java.lang.String"); Object obj = clazz.newInstance(); Method method = clazz.getDeclaredMethod("hello", null); method.invoke(obj, null); System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName()); } } 打破双亲委派机制
假如我们的target下有一个User类，但是我们的程序代码中需要去读取D:/test/com/hyz/jvm/User.class类，根据双亲委派机制，肯定是会加载到target下的User类的，要如何才能加载到D:/test下的User类呢？
那意味着我们需要去打破双亲委派机制。看AppClassLoader的类加载逻辑，主要逻辑在父类ClassLoader.loadClass()方法中，我们只需要在自定义的类加载器中重写该方法即可。主要修改逻辑：如果类型是com.hyz.jvm开头的类，则从自定义类加载器中去读取，否则委托给上层类加载器加载。
/** * 32 * 重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载 * 33 * @param name * 34 * @param resolve * 35 * @return * 36 * @throws ClassNotFoundException * 37 */ protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // First, check if the class has already been loaded Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); if (!name.startsWith("com.hyz.jvm")) { c = this.getParent().loadClass(name); } else { c = findClass(name); } // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } } 应用到打破双亲委派机制的实际应用场景是在Tomcat加载war包。比如war1用的是spring4版本，war2用的是spring5版本，那就意味着加载着2个war包不能用同一个类加载器实例，需要各自指定一个自定义的类加载器实例，各自去加载所需的spring版本库文件。
总结：双亲委派机制保证了核心类的安全，确保不会被修改，也保证了不会加载到重复的字节码文件。
