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  • 线程上下文加载器的理解

    线程上下文加载器

    类加载的“全盘负责”

    所谓类加载器的“全盘负责”机制:例如当一个类加载器负责加载某个Class时,该Class所依赖的引用的其他Class也将由该类加载器尝试负责加载,除非显示指定另外一个类加载来加载。
    如:ClassX引用了ClassY,那么加载ClassX的加载器会去尝试加载ClassY(前提是ClassY尚未加载

    为什么需要线程上下文加载器

    Java提供了很多服务者接口(Service Provider Interface,SPI),允许第三方为这些接口提供实现。常见的 SPI 有 JDBC、JCE、JNDI、JAXP 和 JBI 等。
    这些 SPI 的接口由 Java 核心库来提供,而这些 SPI 的实现代码则是作为 Java 应用所依赖的 jar 包被包含进类路径(CLASSPATH)里。SPI接口中的代码经常需要加载具体的实现类。那么问题来了,SPI的接口是Java核心库的一部分,是由启动类加载器(Bootstrap Classloader)来加载的;SPI的实现类是由系统类加载器(System ClassLoader)来加载的。引导类加载器是无法找到 SPI 的实现类的(由于类加载的“全盘负责”机制,当某个接口中),因为依照双亲委派模型,BootstrapClassloader无法委派AppClassLoader来加载类。
    如:JAXP 中的 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory类中的 newInstance()方法用来生成一个新的 DocumentBuilderFactory的实例。这里的实例的真正的类是继承自 javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory,由 SPI 的实现所提供的。

    而线程上下文类加载器破坏了“双亲委派模型”,可以在执行线程中抛弃双亲委派加载链模式,使程序可以逆向使用类加载器。

    分析JDBC

    // 加载Class到AppClassLoader(系统类加载器),然后注册驱动类
    // Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver"); 
    String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb";    
    // 通过java库获取数据库连接
    Connection conn = java.sql.DriverManager.getConnection(url, "name", "password"); 
    

    以上就是mysql注册驱动及获取connection的过程,各位可以发现经常写的Class.forName被注释掉了,但依然可以正常运行,这是为什么呢?这是因为从Java1.6开始自带的jdbc4.0版本已支持SPI服务加载机制,只要mysql的jar包在类路径中,就可以注册mysql驱动。
    为什么呢?
    分析DriverManager代码

    static {
      	loadInitialDrivers();
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }
    private static void loadInitialDrivers() {
        String drivers;
        try {
            drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
                public String run() {
                    return System.getProperty("jdbc.drivers");
                }
            });
        } catch (Exception ex) {
            drivers = null;
        }
        //通过SPI加载驱动类
        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
        	//下面的这个run方法通过线程上下文加载器就会自动加载Driver的实现类
            public Void run() {
           		//我们在下面分析一下ServiceLoader源代码
                ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
                Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
                try{
                    while(driversIterator.hasNext()) {
                    	/**
                    		driversIterator.next()最终就是调用Class.forName(DriverName, false, loader)方法。
                    		因为Class.forName(DriverName, false, loader)代码所在的类在java.util.ServiceLoader类中,
                    		而ServiceLoader.class又加载在BootrapLoader中,因此传给 forName 的 loader 必然不能是BootrapLoader,而是线程上下文加载器
                    	*/
                        driversIterator.next();
                    }
                } catch(Throwable t) {
                // Do nothing
                }
                return null;
            }
        });
        println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);
    	// 继续加载系统属性中的驱动类
        if (drivers == null || drivers.equals("")) {
            return;
        }
        String[] driversList = drivers.split(":");
        println("number of Drivers:" + driversList.length);
        for (String aDriver : driversList) {
            try {
                println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
                Class.forName(aDriver, true,
                        ClassLoader.getSystemClassLoader());
            } catch (Exception ex) {
                println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
            }
        }
    }
    

    ServiceLoader源码

     public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
     	//获取线程上下文类加载器
        ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        return ServiceLoader.load(service, cl);
    }
    public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,
                                                ClassLoader loader)
    {
         return new ServiceLoader<>(service, loader);
    }
    private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
        service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
        loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
        acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
        reload();
    }
    public void reload() {
      	providers.clear();
      	//返回一个LazyIterator对象
        lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
    }
    private class LazyIterator
            implements Iterator<S>
        {
    	private boolean hasNextService() {
    	   if (nextName != null) {
    	           return true;
    	       }
           if (configs == null) {
               try {
               		//private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
                   String fullName = PREFIX + service.getName();
                   if (loader == null)
                       configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
                   else
                   		/**
                   			ClassLoader中的getResources()方法是从所有jar包中查找符合条件的。
                   			只要你遵循约定(把类名写在/META-INF里),那当我启动时我会去扫描所有jar包里符合约定的类名
                   		*/
                       configs = loader.getResources(fullName);
               } catch (IOException x) {
                   fail(service, "Error locating configuration files", x);
               }
           }
           while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
               if (!configs.hasMoreElements()) {
                   return false;
               }
               pending = parse(service, configs.nextElement());
           }
           nextName = pending.next();
           return true;
       }
       private S nextService() {
            if (!hasNextService())
                throw new NoSuchElementException();
            String cn = nextName;
            nextName = null;
            Class<?> c = null;
            try {
            	/**
            		这里会从扫描得到所有配置信息中的类通过Class.forName(cn, false, loader);进行加载
            		如在mysql-connector-java-5.1.25.jar包下的META-INF下有一个配置文件
            		java.sql.Driver中配置由com.mysql.jdbc.Driver
            	*/
                c = Class.forName(cn, false, loader);
            } catch (ClassNotFoundException x) {
                fail(service,
                     "Provider " + cn + " not found");
            }
            if (!service.isAssignableFrom(c)) {
                fail(service,
                     "Provider " + cn  + " not a subtype");
            }
            try {
                S p = service.cast(c.newInstance());
                providers.put(cn, p);
                return p;
            } catch (Throwable x) {
                fail(service,
                     "Provider " + cn + " could not be instantiated",
                     x);
            }
            throw new Error();          // This cannot happen
        }
    }
    

    在这里插入图片描述
    com.mysql.jdbc.Driver

    public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    	static {
    		try {
    			/**
    			private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
    				最后会调用registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
    				到此驱动注册基本完成
    			*/
    			java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
    		} catch (SQLException E) {
    			throw new RuntimeException("Can't register driver!");
    		}
    	}
    
    	public Driver() throws SQLException {
    		// Required for Class.forName().newInstance()
    	}
    }
    

    然后我们再回到DriverManager的getConnection

    private static Connection getConnection(
            String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
        ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
        synchronized(DriverManager.class) {
            // synchronize loading of the correct classloader.
            if (callerCL == null) {
                callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
            }
        }
        if(url == null) {
            throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");
        }
        println("DriverManager.getConnection("" + url + "")");
        SQLException reason = null;
    	//遍历注册到registerDrivers里的Driver类
        for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
            //检查Driver类有效性
            if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
                try {
                    println("    trying " + aDriver.driver.getClass().getName());
                    // 调用com.mysql.jdbc.Driver.connect方法获取连接
                    Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
                    if (con != null) {
                        // Success!
                        println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());
                        return (con);
                    }
                } catch (SQLException ex) {
                    if (reason == null) {
                        reason = ex;
                    }
                }
            } else {
                println("    skipping: " + aDriver.getClass().getName());
            }
        }
        // if we got here nobody could connect.
        if (reason != null)    {
            println("getConnection failed: " + reason);
            throw reason;
        }
        println("getConnection: no suitable driver found for "+ url);
        throw new SQLException("No suitable driver found for "+ url, "08001");
    }
    private static boolean isDriverAllowed(Driver driver, ClassLoader classLoader) {
       boolean result = false;
        if(driver != null) {
            Class<?> aClass = null;
            try {
            	//传入的classLoader为调用getConnection的当前类加载器,从中寻找driver的class对象
                aClass =  Class.forName(driver.getClass().getName(), true, classLoader);
            } catch (Exception ex) {
                result = false;
            }
            //注意,只有同一个类加载器中的Class使用==比较时才会相等,此处就是校验用户注册Driver时该Driver所属的类加载器与调用时的是否同一个
            //driver.getClass()拿到就是当初执行Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")时的应用AppClassLoader
             result = ( aClass == driver.getClass() ) ? true : false;
        }
        return result;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/liuligang/p/10519771.html
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