双亲委派机制

双亲委派机制：Java类加载的“层层把关”机制

当你没有系统学习过JVM的话，可能会对这个名词比较陌生，现在让我们来揭开它的面纱。

1. 什么是双亲委派机制？

双亲委派机制是Java类加载器（ClassLoader）的核心机制，用于确保类加载的一致性和安全性。
简单来说：
当一个类加载器收到“加载某个类”的请求时，不会自己先尝试加载，而是先将请求“委托”给父类加载器，由父类加载器逐层向上委托，直到最顶层的引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）。
如果父类加载器能加载这个类，就直接返回；如果父类加载器无法加载（包括父类加载器为空的情况），子类加载器才会自己尝试加载。

2. 类加载器的层次结构

理解双亲委派，先看类加载器的“家族关系”（自顶向下）：

• 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）
  • 最顶层，用C++实现，加载Java核心类（如rt.jar中的java.lang.*），负责加载%JRE_HOME%\lib下的类。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
  • 由Java代码实现，父类是引导类加载器，加载%JRE_HOME%\lib\ext下的扩展类库。
• 应用类加载器（Application ClassLoader）
  • 父类是扩展类加载器，加载用户自定义的类（即classpath或模块路径下的类），也是程序默认的类加载器。
• 自定义类加载器（Custom ClassLoader）
  • 父类通常是应用类加载器（可通过构造函数指定），用于加载特定位置的类（如网络、加密后的类）。

3. 双亲委派的工作流程（举例说明）

假设现在要加载一个类com.example.User，由应用类加载器发起请求：

1. 应用类加载器先将请求委托给父类（扩展类加载器）。
2. 扩展类加载器再委托给父类（引导类加载器）。
3. 引导类加载器检查要加载的类是否属于核心类（如java.lang.String）：
   • 如果是，直接加载并返回；
   • 如果不是（如com.example.User），无法加载，返回“加载失败”。
4. 扩展类加载器收到“加载失败”后，自己尝试加载，发现com.example.User不在自己的加载路径（ext目录）中，也返回失败。
5. 最后，应用类加载器在classpath中找到com.example.User，完成加载。

4. 为什么需要双亲委派机制？

• 避免类的重复加载
  例如，java.lang.String由引导类加载器加载一次后，所有子类加载器无需重复加载，保证内存中只有一份Class对象。
• 确保核心类的安全性
  假设没有双亲委派，用户自定义一个恶意的java.lang.String类，试图替换核心类。但由于引导类加载器会优先加载真正的String类，自定义类加载器无法覆盖核心类（因为引导类加载器加载的类优先级更高）。
• 统一类的加载规则
  无论类由哪个加载器加载，都遵循“父优先”原则，避免因加载器不同导致的类冲突（如两个不同加载器加载的同名类被视为不同类）。

5. 打破双亲委派的场景（例外情况）

虽然双亲委派是主流机制，但某些场景需要“子类加载器先加载”，例如：

• SPI（服务提供接口）机制
  如JDBC驱动，核心类（如java.sql.DriverManager）由引导类加载器加载，但具体的驱动实现（如MySQL驱动）由应用类加载器加载。此时引导类加载器需要调用子类加载器加载驱动，需通过**线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader）**打破委派。
• 类隔离需求
  如Tomcat服务器，不同Web应用可能依赖同一类的不同版本，需要自定义加载器优先加载应用自己的类，避免版本冲突。

6. 总结

双亲委派机制就像“层层上报的审批流程”：子类遇到问题先问父类，父类解决不了再自己处理。
它的核心价值是确保Java核心类的唯一性和安全性，同时避免类的重复加载，是JVM类加载体系的基石。即使没学过JVM，记住“父类优先，自顶向下”的逻辑，就能抓住本质。