JVM的藝術—類載入器篇（二）
阿新 • • 發佈：2020-11-01
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#### **引言**
今天我們繼續來深入的剖析類載入器的內容。上節課我們講了類載入器的基本內容，沒看過的小夥伴請加關注。今天我們繼續。
## 什麼是定義類載入器和初始化類載入器？
- 定義類載入器：假設我們的某一個類是由ExtClassLoader載入的，那麼ExtClassLoader稱為該類的定義類載入器
- 初始化載入器：能夠返回Class物件引用的都叫做該類的初始類載入器，比如類A是由我們的ExtClassLoader載入，那麼
ExtClassLoader是該類的定義類載入器，也是該類的初始類載入器，而我們的AppClassLoader也能返回我們A類的引用
那麼AppClassLoader也是該類的初始類載入器。
## 什麼是類載入器的雙親委派模型？
上篇文章我們提到了類載入器的雙親委派模型，也可以稱為雙親委託模型。今天這篇文章我們就來把這個概念給講明白。
概念：用一種簡單的方式去描述雙親委託的概念。可以分為兩個部分去理解
> ##### 1委託:
>
> jvm載入類的時候是通過雙親委派的方式去載入，自下而上的去委託。
>
> 自定義類載入器需要載入類時，先委託應用類載入器去載入，然後應用類載入器又向擴充套件類載入器去委託，擴充套件類載入器在向啟動類載入器去委託。
>
> 如果啟動類載入器不能載入該類。那麼就向下載入
> ##### 2載入:
>
> jvm載入類的時候是通過雙親委派的方式去載入委託，但是載入的時候是由上向下去載入的，當委託到最頂層啟動類載入器的時候，無法在向上委託，那麼
>
> 啟動類載入器就開始嘗試去載入這個類，啟動類載入器載入不了就向下交給擴充套件類載入器去載入，擴充套件類載入器載入不了就繼續向下委託交給應用類載入器
>
> 去載入，以此類推。
如果文字描述你還不清楚什麼是雙親委託機制，那麼我畫了一幅圖可以更清楚類載入的過程。如下：
通過上圖，我們知道更能清楚的知道，雙親委託模型的工作機制，用一句簡單的話說，就是需要載入一個類的時候，向上委託，向下載入。
> 注意：在雙親委派機制中，各個載入器按照父子關係形成樹型結構,除了根載入器以外,每一個載入器有且只有一個父載入器。
接下來，我也從jdk底層原始碼的角度給大家畫了一張類載入的主要過程，圖如下：
以上就是類載入器載入一個類的重要過程步驟。希望各位小夥兒可以結合原始碼的方式，仔細再研究一下。其實還挺好理解的。
下面咱們再說說，java採用雙親委託的方式去載入類，這樣做的好處是什麼呢？
- ### 雙親委派模型的好處
總所周知:java.lang.object類是所有類的父類，所以我們程式在執行期間會把java.lang.object類載入到記憶體中，假如java.lang.object類
能夠被我們自定義類載入器去載入的話，那麼jvm中就會存在多份Object的Class物件，而且這些Class物件是不相容的。
所以雙親委派模型可以保證java核心類庫下的型別的安全。
藉助雙親委派模型，我們java核心類庫的類必須是由我們的啟動類載入器載入的，這樣可以確保我們核心類庫只會在jvm中存在一份
這就不會給自定義類載入器去載入我們核心類庫的類。
根據我們的演示案例，一個class可以由多個類載入器去載入，同時可以在jvm記憶體中存在多個不同版本的Class物件，這些物件是不相容的。
並且是不能相互轉換的。
### 什麼是全盤委託載入？
解釋:假如我們的Person類是由我們的系統類APP類載入器載入的，而person類所依賴的Dog類也會委託給App系統類進 行載入，這個委託過程也遵循雙親委派模型。程式碼如下
- **person類程式碼中建立Dog例項**
public class Person {
```java
public Person(){
new Dog();
}
```
}
```java
public class Dog {
public Dog(){
System.out.println("Dog 的建構函式");
}
}
```
- **測試類**
```java
public class MainClass02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//建立自定義類載入器的一個例項，並且通過構造器指定名稱
Test01ClassLoader myClassLoader = new Test01ClassLoader("loader1");
myClassLoader.setPath("I:\\test\\");
Class classz = myClassLoader.loadClass("com.test.Person");
System.out.println(classz.getClassLoader());
System.out.println(Dog.class.getClassLoader());
}
}
執行結果：
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
Process finished with exit code 0
```
從上面的執行結果，我們可以看出，當我們用自定義類載入器去載入我們的Person的時候，根據雙親委託模型，我們的Person並沒有被自定義類載入（Test01ClassLoader）載入，而是被AppClassloader載入成功，同時根據全盤委託規則，我們的Dog類也被AppClassLoader載入了。所以大家一定要記住這個至關重要的結論。為我們後面的學習打下堅實的基礎。
下面我們在看一個例子。我們把類路徑下的Person.class檔案刪除掉，然後再執行一下上面的main函式，看看結果。程式碼如下：
通過那行結果我們看出，Person類是由我們的自定義類載入器載入的。那為什麼Dog類沒有進行全盤委託的，這是因為雙親委託模型的緣故，我們的類路徑下並沒有Person類，故此AppClassLoader是無法載入我們的路徑I：\\\test\\\下的com.test.Person.class檔案的。所以Person類是由我們自定的類載入器載入的。再看Dog類，由於它的載入要遵循雙親委託模型，因為類路徑下有Dog.class檔案，所以AppClassLoader就可以載入Dog類。故此載入Dog類的ClassLoader是AppClassLoader。寫到這裡，大家對類載入已經有了一個非常深刻的理解。那麼java為什麼使用雙親委託模型的好處我相信已經不言而喻了。那麼下面來說說雙親委託模型，有沒有他的弊端呢，或者說有什麼不好的地方嘛？我們可以打破這種雙親委託的方式去載入類嘛？下面我們來看一個例子。
### **類載入器的名稱空間**
說到雙親委託模型的弊端，那我就離不開名稱空間的概念。
**類載入器的名稱空間** **是由類載入器本身以及所有父載入器所加載出來的binary name(full class name)組成.**
**①:在同一個名稱空間裡，不允許出現二個完全一樣的binary name。**
**②:在不同的名稱空間種，可以出現二個相同的binary name。當時二者對應的Class物件是相互不能感知到的，也就是說Class物件的型別是不一樣的。**
解釋：同一個Person.class檔案 被我們的不同的類載入器去載入，那麼我們的jvm記憶體中會生成二個對應的Person的Class物件，而且這二個對應的Class物件是相互不可見的(通過Class物件反射建立的例項物件相互是不能夠相容的不能相互轉型**
**③:子載入器的名稱空間中的binary name對應的類中可以訪問 父載入器名稱空間中binary name對應的類，反之不行**
下面準備了一張圖，以便於大家的理解。
上面這張圖就很好的解釋了名稱空間的概念。大家可以再好好的體會一下。
我們光畫圖，光用嘴說並不是一種很有力的證據，就如同我寫在這篇博文的時候所提，我們在學習和掌握某個概念的時候，就必須要拿出有力的證據，來證明自己的猜想或者是觀點，那我們就舉一個例子。來驗證一下我們上面的理論是否正確。程式碼如下：
這是Person類的程式碼。
```java
package com.test;
public class Person {
public Person() {
new Dog();
System.out.println("Dog的classLoader:-->"+ Dog.class.getClassLoader());
}
static{
System.out.println("person類被初始化了");
}
}
```
這是Dog類的程式碼。
```java
package com.test;
public class Dog {
public Dog(){
System.out.println("Dog 的建構函式");
}
}
```
具體的驗證思路是這樣的，首先我們把Person類的Class檔案放到啟動類載入器的載入目錄下（C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\classes 這是啟動類載入器的載入目錄）來達到Person類交給啟動類載入器載入的目的。
然後呢，我們讓Dog類去被AppClassLoader（系統類載入器去載入）。然後我們在Person類中去訪問Dog類。看看能否訪問成功。
**測試環境:把我們的Person.class放置在C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\jre\classes這個目錄下，那麼我們的Person.class就會被我們的啟動類載入器載入,而我們的Dog類是被AppClassLoader進行載入，我們的Person類 中引用我們的Dog類會丟擲異常.**
建立main方法進行測試：
```java
package com.test;
import java.lang.reflect.Method;
/**
* jvm 類載入器 第一章
* @author 奇客時間-時光
* 自定義類載入器——名稱空間
* 測試父載入所載入的類，不能訪問子載入器所載入的類。
*/
public class MainClass02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("Person的類載入器:"+Person.class.getClassLoader());
System.out.println("Dog的類載入器:"+Dog.class.getClassLoader());
Class clazz = Person.class;
clazz.newInstance();
}
}
執行結果：
"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\bin\java.exe" "-javaagent:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.2\lib\idea_rt.jar=59226:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2019.2\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\rt.jar;I:\jvm\out\production\jvm-classloader" com.test.MainClass02
Person的類載入器:null
Dog的類載入器:sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
person類被初始化了
Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: com/test/Dog
at com.test