双亲委派机制讲解？作用是什么？解决哪些问题的？

双亲委派机制（Parent Delegation Model）

双亲委派机制是Java类加载器（ClassLoader）的一种工作模式，用于确保类的唯一性和安全性。在Java中，类加载器通过这种机制来加载类文件，并且遵循一定的层次结构。

类加载器层次结构

1. Bootstrap ClassLoader：最顶层的类加载器，负责加载核心Java库中的类，通常是$JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar中的类。
2. Extension ClassLoader：负责加载扩展库中的类，通常位于$JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下的JAR文件。
3. Application ClassLoader：负责加载应用程序的类路径中的类，包括用户自定义的类和第三方库。

工作流程

当一个类加载请求被传递给某个类加载器时，该类加载器不会立即尝试自己去加载这个类，而是首先将请求委派给它的父类加载器。这个过程会一直向上递归，直到到达Bootstrap ClassLoader。如果父类加载器无法找到该类，则当前类加载器才会尝试自己加载。

具体步骤如下：

1. 检查类是否已经加载：每个类加载器都有一个缓存，记录已经加载过的类。如果类已经被加载过，则直接返回该类。
2. 委派给父类加载器：如果类没有被加载过，当前类加载器会先请求其父类加载器进行加载。
3. 父类加载器重复上述过程：父类加载器也会按照同样的规则进行检查和委派，直到达到Bootstrap ClassLoader。
4. 加载类：如果所有父类加载器都无法找到该类，则由当前类加载器尝试加载该类。如果仍然找不到，则抛出ClassNotFoundException异常。

双亲委派机制的作用

1. 防止重复加载：

   • 通过双亲委派机制，可以避免同一类被多次加载。一旦某个类被加载到JVM中，其他类加载器不会再重复加载它，从而保证了类的唯一性。

2. 保证核心类库的安全性：

   • 核心Java类库（如java.lang.*, java.util.*等）只能由Bootstrap ClassLoader加载。这可以防止恶意代码通过自定义类加载器覆盖这些核心类，从而提高系统的安全性。

3. 实现类隔离：

   • 不同的应用程序或模块可以使用不同的类加载器加载各自的类，即使这些类有相同的全限定名（Fully Qualified Name），它们也不会互相干扰。这样可以实现类的隔离，支持插件化架构和模块化开发。

解决的问题

1. 类冲突问题：

   • 在大型项目中，可能会出现不同模块依赖相同名称但不同版本的类库。通过双亲委派机制和类加载器的隔离特性，可以有效解决类冲突问题。

2. 安全问题：

   • 防止恶意代码篡改核心类库。例如，恶意代码试图定义自己的java.lang.String类，但由于双亲委派机制的存在，这类操作会被阻止。

3. 类加载顺序问题：

   • 确保核心类库优先加载，避免由于类加载顺序不当导致的问题。例如，某些应用程序可能依赖于特定版本的核心类库，双亲委派机制可以确保这些核心类库总是由Bootstrap ClassLoader加载。

示例

以下是一个简单的示例，展示如何使用自定义类加载器并体现双亲委派机制的工作原理：

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    private String classPath;

    public MyClassLoader(String classPath) {
        this.classPath = classPath;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException();
        } else {
            return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
        }
    }

    private byte[] loadClassData(String className) {
        // 实现从指定路径加载类数据的逻辑
        // 这里简化处理，实际应用中需要读取.class文件并转换为字节数组
        return new byte[0];
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 使用自定义类加载器加载类
            MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader("/path/to/classes");
            Class<?> clazz = myClassLoader.loadClass("com.example.MyClass");

            // 创建类的实例
            Object obj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
            System.out.println(obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，MyClassLoader继承自ClassLoader，并通过重写findClass方法实现了自定义的类加载逻辑。尽管如此，loadClass方法依然会首先尝试通过父类加载器加载类，体现了双亲委派机制的工作原理。