深入探究 JVM | 类加载器与双亲委派模型

类的加载过程指通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流,并将其转化为方法区的数据结构,进而生成一个java.lang.Class对象作为方法区这个类各种数据访问的入口。这个过程通过Java中的类加载器(ClassLoader)来完成。

类与类加载器

类加载器非常重要,因为每个类加载器都有一个独立的类名称空间。比如我们要加载两个类,如果要比较两个类是否相等(包括equals()方法、isAssignableFrom()方法、isInstance()方法),只有在这两个类被同一个类加载器加载的前提下,比较才有意义。否则,即使两个类来自同一个class文件,被同一个JVM加载,但是加载它们的类加载器不同,则这两个类就不相等。这就相当于两个命名空间中的等价类LoaderA::CLoaderB::C

类加载器的种类

从一般角度来分的话,ClassLoader分为根加载器(Bootstrap ClassLoader)和其它的加载器。其中Bootstrap ClassLoader负责加载Java的核心类,由JVM实现(C++),而其它类加载器都由Java层实现并继承java.lang.ClassLoader

更细分的话,ClassLoader分为:

  • Bootstrap ClassLoader(启动类加载器)负责将%JAVA_HOME%/lib目录中或-Xbootclasspath中参数指定的路径中的,并且是虚拟机识别的(按名称)类库加载到JVM中
  • Extension ClassLoader(扩展类加载器)负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext中的所有类库
  • System ClassLoader(加载%CLASSPATH%路径的类库)以及其它自定义的ClassLoader

双亲委派模型

JVM中类加载的机制——双亲委派模型。这个模型要求除了Bootstrap ClassLoader外,其余的类加载器都要有自己的父加载器。子加载器通过组合来复用父加载器的代码,而不是使用继承。在某个类加载器加载class文件时,它首先委托父加载器去加载这个类,依次传递到顶层类加载器(Bootstrap)。如果顶层加载不了(它的搜索范围中找不到此类),子加载器才会尝试加载这个类。

双亲委派模型最大的好处就是让Java类同其类加载器一起具备了一种带优先级的层次关系。这句话可能不好理解,我们举个例子。比如我们要加载顶层的Java类——java.lang.Object类,无论我们用哪个类加载器去加载Object类,这个加载请求最终都会委托给Bootstrap ClassLoader,这样就保证了所有加载器加载的Object类都是同一个类。如果没有双亲委派模型,那就乱了套了,完全可以搞出Root::ObjectL1::Object这样两个不同的Object类。

双亲委派模型的实现比较简单,在java.lang.ClassLoaderloadClass方法中:

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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) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
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;
}
}

注意JVM的双亲委派模型也会遭到破坏(Java自己就破坏好几次)。

文章目录
  1. 1. 类与类加载器
  2. 2. 类加载器的种类
  3. 3. 双亲委派模型