zoukankan      html  css  js  c++  java
  • Java虚拟机详解(十一)------双亲委派模型

      在上一篇博客,我们介绍了类加载过程,包括5个阶段,分别是“加载”,“验证”,“准备”,“解析”,“初始化”,如下图所示:

      

      本篇博客,我们来介绍Java虚拟机的双亲委派模型,在介绍之前,我先抛出一个问题:

      我们知道,在JDK源码中,有各种Java自带的类,比如java.lang.String,java.util.List等,那么我们自己的项目中,能够写一个命名为java.lang.String.java 等JDK源码中存在的类,并且在项目中使用吗?

    1、类加载器

      什么是类加载器?上篇博客我们介绍类加载过程中的第一个阶段——加载,作用是“通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制流”,那么这个加载过程就是由类加载器来完成的。

      从Java虚拟机的角度出发,只存在两种不同的类加载器,一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),这个类加载器使用 C++ 语言实现,是虚拟机自身的一部分;另一种是所有其它的类加载器,这些类加载器都是由Java语言实现的。但是从Java开发人员的角度来看,类加载器可以细分为如下四种:

    ①、启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

      负责将存放在 <JAVA_HOME>/lib 目录中的,或者被-Xbootclasspath 参数所指定的路径中的,并且是虚拟机按照文件名识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar,名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载)类库加载到虚拟机内存中。
      
    启动类加载器无法被Java程序直接引用。

      JDK 中的源码类大都是由启动类加载器加载,比如前面说的 java.lang.String,java.util.List等,需要注意的是,启动类 main Class 也是由启动类加载器加载。

    ②、扩展类加载器(Extension ClassLoader)

       这个类加载器由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现,负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext 目录中的,或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径中的所有类库。

      开发者可以直接使用扩展类加载器。

    ③、应用程序类加载器(Application ClassLoader)

      由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现。由于这个类加载器是 ClassLoader.getSystemClassLoader() 方法的返回值,所以一般也称它为系统类加载器。

      它负责加载用户类路径ClassPath上所指定的类库,开发者可以直接使用这个类加载器。如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

       通常项目中自定义的类,都会放在类路径下,由应用程序类加载器加载。

    ④、自定义类加载器(User ClassLoader)

       这是由用户自己定义的类加载器,一般情况下我们不会自定义类加载器,但有些特殊情况,比如JDBC能够通过连接各种不同的数据库就是自定义类加载器来实现的,具体用处会在后文详细介绍。

    2、双亲委派模型

      回到文章开头提出的问题,如果有不法分子在你项目中构造了一个java.lang.String类,并在该类中植入了一些不良代码,但你自己浑然不知,以为使用的String类还是 rt.jar 包下的,那可能会给你系统造成不良的影响。

      聪明的Java虚拟机实现者也想到了这个问题,于是,他们引入了 双亲委派模型来解决这个问题。

      下面是双亲委派模型的加载流程机制:

      

      总结来说:双亲委派机制就是如果一个类加载器收到了类加载请求,它首先不会自己尝试去加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一个层次的类加载器都是如此,因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中,只有父类加载器反馈到无法完成这个加载请求(它的搜索范围没有找到这个类),子加载器才会尝试自己去加载。

      其实,这里叫双亲委派可能有点不妥,因为按道理来讲只有父加载器,这里的“双亲”是“parents”的直译,并不表示汉语中的父母双亲。另外,这里的父加载器也不是继承的关系。

     1 /**
     2  * Create by YSOcean
     3  */
     4 public class ClassLoadTest {
     5     public static void main(String[] args) {
     6         ClassLoader classLoader1 = ClassLoadTest.class.getClassLoader();
     7         ClassLoader classLoader2 = classLoader1.getParent();
     8         ClassLoader classLoader3 = classLoader2.getParent();
     9         System.out.println(classLoader1);
    10         System.out.println(classLoader2);
    11         System.out.println(classLoader3);
    12     }
    13 }

      输出为:

      

      那么知道了什么是双亲委派机制,双亲委派机制有什么好处呢?

      回到上面提出的问题,如果你自定义了一个 java.lang.String类,你会发现这个自定义的String.java可以正常编译,但是永远无法被加载运行。因为加载这个类的加载器,会一层一层的往上推,最终由启动类加载器来加载,而启动类加载的会是源码包下的String类,不是你自定义的String类。

    3、双亲委派模型实现源码

      可以打开 java.lang.ClassLoader 类,其 loadClass方法如下:

     1     protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
     2         throws ClassNotFoundException
     3     {
     4         synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
     5             // First, check if the class has already been loaded
     6             Class<?> c = findLoadedClass(name);
     7             if (c == null) {
     8                 long t0 = System.nanoTime();
     9                 try {
    10                     if (parent != null) {
    11                         c = parent.loadClass(name, false);
    12                     } else {
    13                         c = findBootstrapClassOrNull(name);
    14                     }
    15                 } catch (ClassNotFoundException e) {
    16                     // ClassNotFoundException thrown if class not found
    17                     // from the non-null parent class loader
    18                 }
    19 
    20                 if (c == null) {
    21                     // If still not found, then invoke findClass in order
    22                     // to find the class.
    23                     long t1 = System.nanoTime();
    24                     c = findClass(name);
    25 
    26                     // this is the defining class loader; record the stats
    27                     sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
    28                     sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
    29                     sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
    30                 }
    31             }
    32             if (resolve) {
    33                 resolveClass(c);
    34             }
    35             return c;
    36         }
    37     }

      实现方式很简单,首先会检查该类是否已经被加载过了,若加载过了直接返回(默认resolve取false);若没有被加载,则调用父类加载器的 loadClass方法,若父类加载器为空则默认使用启动类加载器作为父加载器。如果父类加载失败,则在抛出 ClassNotFoundException 异常后,在调用自己的 findClass 方法进行加载。

    4、自定义类加载器

      先说说我们为什么要自定义类加载器?

    ①、加密

      我们知道Java字节码是可以进行反编译的,在某些安全性高的场景,是不允许这种情况发生的。那么我们可以将编译后的代码用某种加密算法进行加密,加密后的文件就不能再用常规的类加载器去加载类了。而我们自己可以自定义类加载器在加载的时候先解密,然后在加载。

    ②、动态创建

      比如很有名的动态代理。

    ③、从非标准的来源加载代码

      我们不用非要从class文件中获取定义此类的二进制流,还可以从数据库,从网络中,或者从zip包等。

      明白了为什么要自定义类加载器,接下来我们再来详述如何自定义类加载器。

      通过第 3 小节的  java.lang.ClassLoader 类的源码分析,类加载时根据双亲委派模型会先一层层找到父加载器,如果加载失败,则会调用当前加载器的 findClass() 方法来完成加载。因此我们自定义类加载器,有两个步骤:

      1、继承 ClassLoader

      2、覆写 findClass() 方法

  • 相关阅读:
    自适应行高
    IOS各类问题
    KVC
    数据模型的构建及懒加载数据
    NSBundle
    九宫格布局获取行/列索引
    QLineEdit
    QLabel
    排序算法
    SpringBoot配置文件-yaml
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ysocean/p/11878803.html
Copyright © 2011-2022 走看看