【正文】Java類載入器(  CLassLoader ) 死磕4: 

神祕的雙親委託機制

本小節目錄

4.1. 每個類載入器都有一個parent父載入器
4.2. 類載入器之間的層次關係
4.3. 類的載入次序
4.4 雙親委託機制原理與沙箱機制
4.5. forName方法和loadClass方法的關係
4.6. 使用組合而不用繼承
4.7. 各種不同的類載入途徑

4.1.每個類載入器都有一個parent父載入器

每個類載入器都有一個parent父載入器，比如載入SystemConfig.class是由AppClassLoader完成，那麼AppClassLoader也有一個父載入器，怎麼樣獲取呢？很簡單，通過getParent方法。

這裡寫了一個公共的函式，來取得一個類的載入器的雙親樹。程式碼如下：

    /**

     * 迭代，顯示class loader 和 父載入器
     */

    public static void showLoaderTree(ClassLoader loader) {

        while (loader != null) {

            Logger.info(loader.toString());

            loader = loader.getParent();

        }

    }

這樣，就展示了一棵類載入器的雙親樹。

使用上面的函式，演示程式碼如下：

 private static void loaderTreeDemo() throws ClassNotFoundException

    {

        String className = "com.crazymakercircle.config.SystemConfig";

        Class<?> aClass = Class.forName(className);

        ClassLoader aLoader=aClass.getClassLoader();

Logger.info("載入器:"+aLoader.toString());

        ClassLoaderUtil.showLoaderTree(aLoader);

    }

案例路徑：com.crazymakercircle.classLoaderDemo.base.ParentTreeDemo

案例提示：無程式設計不創客、無案例不學習。切記，一定要跑案例哦

案例結果如下：

loaderTreeDemo |>  載入器:[email protected]

  showLoaderTree |>  [email protected]

  showLoaderTree |>  [email protected]

這個說明，當前載入器型別為AppClassLoader，而AppClassLoader父載入器類是ExtClassLoader。ExtClassLoader的父載入器，又是誰呢？ 沒有了列印。

parent為空表示什麼意思呢？

我們先來梳理一下載入器之間的層次關係。

4.2. 類載入器之間的層次關係

下面展示一下Bootstrap 啟動類載入器、Extention標準擴充套件類載入器和App應用類載入器三者之間的關係。

大致整理了如下類似的一幅圖片：

每一個載入器看護一塊自己的地盤。 啟動Bootstrap 看護的是核心中的核心地盤。

前面講到，ExtClassLoader的父載入器為空。而上圖中，ExtClassLoader的父載入器是Bootstrap 啟動類載入器。

實際上，如果一個載入器的parent為空，其父親載入器就是Bootstrap 啟動類載入器。

如果沒有特別的設定，自定義載入的parent，預設為App應用載入器。

4.3. 類的載入次序

loadClass 關鍵原始碼，已經在前面有介紹。

下面用一張圖，對於類的載入次序，做進一步的介紹。

一般場景下，載入一個類，是從AppClassLoader開始的。

基本的步驟如下：

（1）AppClassLoader查詢資源時，不是首先檢視自己的地盤是否有這個位元組碼檔案，而是直接委託給父載入器ExtClassLoader。當然，這裡有一個假定，就是在AppClassLoader的快取中，沒有找到目標class。比方說，第一次載入一個目標類，這個類是不會在快取的。

（2）ExtClassLoader查詢資源時，也不是首先檢視自己的地盤是否有這個位元組碼檔案，而是直接委託給父載入器BootstrapClassLoader。

（3）如果父載入器BootstrapClassLoader在其地盤找到，並且載入成功，則直接返回了；反過來，如果在JVM的核心地盤——%sun.boot.class.path% 中沒有找到。則回到ExtClassLoader查詢其地盤。

（4）如果父載入器ExtClassLoader在自己的地盤找到，並且載入成功，也直接返回了；反過來，如果在ExtClassLoader的地盤——%java.ext.dirs% 中沒有找到。則回到AppClassLoader自己的地盤。

（5）於是乎，逗了一大圈，終於回到了自己的地盤。還附帶了兩條件，就是前面的老大們沒有搞定，否則也沒有AppClassLoader啥事情了。

（6）AppClassLoader在自己的地盤找到，這個地盤就是%java.class.path%路徑下查詢。找到就返回。

（7）最終，如果沒有找到，就丟擲異常了。

這個過程，就是一個典型的雙親委託機制的一次執行流程。

什麼是雙親委託機制呢？

4.4. 雙親委託機制原理與沙箱機制

雙親委派模型的的原理是：

如果一個類載入器收到了類載入的請求，它首先不會自己去嘗試載入這個類，而是把這個請求委派給父類載入器去完成，每一個層次的類載入器都是如此，因此所有的載入請求最終都應該傳送到頂層的啟動類載入器中。只有當父載入器反饋自己無法完全這個載入請求時，子載入器才會嘗試自己去載入。

為什麼要使用這種雙親委託模式呢？

因為這樣可以避免重複載入，當父親已經載入了該類的時候，就沒有必要子ClassLoader再載入一次。

雙親委託機制，也就構成了JVM 的類的沙箱機制。

沙箱機制是由基於雙親委派機制上採取的一種JVM的自我保護機制，假設你要寫一個java.lang.String 的類，由於雙親委派機制的原理，此請求會先交給Bootstrap試圖進行載入，但是Bootstrap在載入類時首先通過包和類名查詢rt.jar中有沒有該類，有則優先載入rt.jar包中的類，因此就保證了java的執行機制不會被破壞。

4.5. forName方法和loadClass方法的關係

說到這裡，順便回答一下前面提出的一個問題。

前面提到，explicit顯式方式，又分兩種方式:

一是：java.lang.Class的forName()方法；

二是：java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。

二者的區別和聯絡是什麼呢？

首先看聯絡：

Class.forName使用的是呼叫者的類載入器loadClass()方法來載入類的。

其次看區別。

當呼叫Class.forName(String)載入class時執行，會完整的完成前面提到的五步工作，就是載入、驗證、準備、解析、初始化。

如果呼叫ClassLoader.loadClass(String)載入class時，會執行載入、驗證、準備、解析的前面四步，並不會執行第五步——初始化。這是，類的static塊沒有被執行。需要在第一次例項化時執行，比如第一次執行 Class.newInstance() 操作時。

4.6. 使用組合而不用繼承

4.7. 各種不同的類載入途徑

Java類不是一次性載入的，而是動態被載入到記憶體。這是java的一大特點，也稱為執行時繫結，或動態繫結。

除了通過Java內建的三大載入器，從JVM中系統屬性中設定的三大地盤載入Java類，還存在以下的獲取Class檔案途徑：　

（1）從ZIP包中讀取。很常見，最終成為日後JAR，WAR，EAR格式的基礎。

（2）從網路中獲取。這種場景典型的就是Applet。

（3）執行時計算生成。典型的情景就是java動態代理技術。

（4）從其他檔案中生成。典型場景是JSP應用，即由JSP檔案生成對應的Class類。

（5）從不方便加入到%java.class.path%其他的檔案目錄獲取。

如何實現以上的途徑呢？

具體的方法是：通自定義的類載入器，去載入其他途徑的類。