双亲委派模型

本文详细介绍了Java中的双亲委派机制,即类加载器在加载类时首先委托父类加载器,直至BootstrapClassLoader。这一机制确保了核心类库的安全性,避免了类的重复加载。然而,在特定情况下,为了实现特定功能,可能会选择破坏双亲委派模式,让子类加载器加载特定类。

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双亲委派机制
(1)如果一个类加载器接收到了类加载的请求,它自己不会先去加载,会把这个请求委托给父类加载器去执行。
(2)如果父类还存在父类加载器,则继续向上委托,一直委托到启动类加载器:Bootstrap ClassLoader
(3)如果父类加载器可以完成加载任务,就返回成功结果,如果父类加载失败,就由子类自己去尝试加载,如果子类加载失败就会抛出ClassNotFoundException异常,这就是双亲委派模式。
在这里插入图片描述
好处:
避免重复加载 + 避免核心类篡改
当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次
其次是考虑到安全因素,java核心api中定义类型不会被随意替换,假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类,通过双亲委托模式传递到启动类加载器,而启动类加载器在核心Java
API发现这个名字的类,发现该类已被加载,并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer,而直接返回已加载过的Integer.class,这样便可以防止核心API库被随意篡改。
为什么要破坏双亲委派机制:
因为类加载器受到加载范围的限制,在某些情况下父类加载器无法加载到需要的文件,这时候就需要委托子类加载器去加载class文件。

<think>我们正在讨论Java中的双亲委派模型及其工作原理。根据引用内容,双亲委派模型Java类加载机制中的一种重要模型,它通过特定的层次结构和委派机制来确保类的唯一性和安全性。首先,类加载器之间的层次关系被称为双亲委派模型。该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该有自己的父类加载器(通过组合关系实现)。类加载器在加载类时,首先会委托给父类加载器去尝试加载,只有当父类加载器无法完成加载时,才由自己来加载。双亲委派模型的工作过程如下:1.当一个类加载器收到类加载请求时,它不会自己先尝试加载,而是将这个请求委派给父类加载器完成。2.每一层的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器。3.只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求(它的搜索范围中没有找到所需的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。双亲委派模型的好处是:-确保核心库的类型安全:例如`java.lang.Object`类,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都会委派给启动类加载器加载,这样就保证了Object类在各种类加载器环境中都是同一个类。-避免重复加载:父类加载器已经加载的类,子类加载器不会再加载。-防止核心API被篡改:如果没有双亲委派模型,用户自定义了一个`java.lang.Object`类,那么系统中就会出现多个不同的Object类,导致混乱。在Java中,类加载器分为几种(引用中提到了四种,但通常我们分为三种):1.启动类加载器(BootstrapClassLoader):加载JAVA_HOME/lib目录下的核心类库,如rt.jar。它是虚拟机的一部分,由C++实现,不是Java类。2.扩展类加载器(ExtensionClassLoader):负责加载JAVA_HOME/lib/ext目录下的扩展类。3.应用程序类加载器(ApplicationClassLoader):也称为系统类加载器,负责加载用户类路径(ClassPath)上的类库。另外,用户也可以自定义类加载器。双亲委派模型的实现代码(在`java.lang.ClassLoader`中)主要体现在`loadClass`方法中。下面是该方法的一个简化描述:```javaprotectedClass<?>loadClass(Stringname,booleanresolve)throwsClassNotFoundException{synchronized(getClassLoadingLock(name)){//首先,检查类是否已经被加载Class<?>c=findLoadedClass(name);if(c==null){try{if(parent!=null){//如果有父加载器,则委派给父加载器加载c=parent.loadClass(name,false);}else{//如果没有父加载器,则委派给启动类加载器c=findBootstrapClassOrNull(name);}}catch(ClassNotFoundExceptione){//父加载器无法加载,捕获异常但不处理,继续往下执行}if(c==null){//如果父加载器没有加载到,则调用自己的findClass方法进行加载c=findClass(name);}}if(resolve){resolveClass(c);}returnc;}}```在双亲委派模型中,类加载器在加载类时,会先递归地委托给父类加载器,直到启动类加载器。如果父类加载器不能加载,子类加载器才会尝试加载。这样保证了同一个类不会被不同的类加载器重复加载,从而保证了类的唯一性。此外,每个类加载器都有一个独立的类名称空间。因此,两个类是否相等,不仅取决于类本身,还取决于加载它们的类加载器。也就是说,同一个类文件被不同的类加载器加载,它们就是不同的类。双亲委派模型Java安全模型的一部分,但也存在一些缺陷。例如,基础类型需要调用回用户的代码(如SPI服务发现机制),这时就需要打破双亲委派模型Java提供了线程上下文类加载器(ThreadContextClassLoader)来解决这类问题。总结:双亲委派模型Java类加载机制的核心,它通过层次化的委派机制保证了类的唯一性和安全性,避免核心类被篡改,并防止了重复加载。</think>### Java双亲委派模型工作原理详解 #### **一、双亲委派模型的核心机制** 双亲委派模型Java类加载的核心规则,其工作流程如下: 1. **层次结构** - 类加载器分为四层(由高到低): - **启动类加载器**(Bootstrap ClassLoader):加载`JAVA_HOME/lib`核心库(如`rt.jar`) - **扩展类加载器**(Extension ClassLoader):加载`JAVA_HOME/lib/ext`扩展库 - **应用程序类加载器**(Application ClassLoader):加载用户类路径(ClassPath)的类 - **自定义类加载器**:用户实现的加载器 - 父子关系通过**组合**实现(非继承),子加载器持有父加载器的引用[^2] 2. **委派流程** ```mermaid graph TD A[子类加载器收到请求] --> B{是否已加载?} B -- 是 --> C[返回已加载类] B -- 否 --> D[委派父加载器] D --> E{父加载器能否完成?} E -- 能 --> F[返回父加载结果] E -- 否 --> G[子加载器自行加载] ``` - **关键规则**:子加载器必须先将请求委派给父加载器,只有父加载器无法完成时(如不在其搜索范围),子加载器才会尝试加载[^1][^2] #### **二、工作原理解析** 以加载`java.lang.Object`为例: 1. 用户自定义加载器收到请求 → 委派给应用程序类加载器 2. 应用程序类加载器委派给扩展类加载器 3. 扩展类加载器委派给启动类加载器 4. 启动类加载器在`rt.jar`中找到并加载`Object`类 → 逐层返回结果 $$ \text{加载路径:} \text{自定义} \to \text{应用} \to \text{扩展} \to \text{启动} $$ #### **三、核心价值与优势** 1. **安全性保障** - 防止核心API被篡改(如用户伪造`java.lang.Object`类)[^1] - 确保核心类库由可信加载器加载 2. **类唯一性保证** - 类的身份由**加载器+类全名**共同确定 - 不同加载器加载的相同类文件,JVM视为不同类[^3] ```java // 示例:不同加载器加载的String比较 Class<?> strClass1 = loader1.loadClass("java.lang.String"); Class<?> strClass2 = loader2.loadClass("java.lang.String"); System.out.println(strClass1 == strClass2); // 输出false ``` 3. **避免重复加载** - 父加载器已加载的类,子加载器不会重复加载 #### **四、关键代码实现** 在`ClassLoader.loadClass()`中的逻辑: ```java protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 1. 检查是否已加载 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { // 2. 委派父加载器 if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 父加载器无法完成 } // 3. 自行加载 if (c == null) { c = findClass(name); } } return c; } } ``` #### **五、打破双亲委派的场景** 在特定场景需绕过该模型: 1. **SPI机制**(如JDBC驱动加载) - 使用线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader) 2. **热部署需求** - 自定义加载器重写`loadClass()`方法 3. **OSGi模块化** - 实现网状加载结构 > **本质矛盾**:基础类需调用用户代码时,必须打破委派链[^4] --- ### 相关问题 1. **双亲委派模型如何解决类冲突问题?** *例如用户自定义了`java.lang.String`类会怎样?* 2. **哪些场景需要打破双亲委派模型?** *请结合JDBC驱动加载的实例说明* 3. **自定义类加载器的实现要点是什么?** *需要重写哪些关键方法?* 4. **不同类加载器加载的类如何实现隔离?** *解释JVM中"类全名+加载器=唯一标识"的原理* 5. **双亲委派模型在模块化系统(如JPMS)中有何变化?** *比较与传统模型的差异* [^1]: 双亲委派模型确保核心类由启动加载器加载,避免用户篡改核心类库 [^2]: 类加载器通过组合实现父子关系,形成层级委派链 [^3]: 类在JVM的唯一性由类加载器和类全名共同决定 [^4]: `ClassLoader`的`loadClass()`和`findClass()`是扩展关键点
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