JVM-双亲委派机制

有的时候博客内容会有变动,首发博客是最新的,其他博客地址可能会未同步,认准https://blog.zysicyj.top

全网最细面试题手册,支持艾宾浩斯记忆法。这是一份最全面、最详细、最高质量的 java 面试题,不建议你死记硬背,只要每天复习一遍,有个大概印象就行了。 https://store.amazingmemo.com/chapterDetail/1685324709017001


1. 什么是双亲委派模型?

在 Java 虚拟机中,类加载器采用双亲委派模型。这个模型是指在类加载的时候,Java 虚拟机采用的是一种层次化的结构来向已经加载的类进行加载,并且将加载请求向父类委派,直到被加载的类能够被找到或者已经到达最顶层的启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)为止。

具体来说,双亲委派模型可以分为以下几层:

  1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):负责加载 $JAVA_HOME/lib 目录下的核心 Java 类库,本身是由 C++ 实现的,并不是一个 Java 类,是所有其他加载器的父加载器;

  2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责加载 $JAVA_HOME/lib/ext 目录下的扩展类库;

  3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader):负责加载应用程序路径(classpath)下或者其所引用的第三方库路径下的类库;

  4. 自定义类加载器(Custom ClassLoader):如果应用程序需要,可以通过继承 java.lang.ClassLoader 类实现自己的类加载器,从而实现一些非常复杂的场景需求。

2. 为什么需要双亲委派模型?

双亲委派模型可以保证 Java 类的加载安全,避免了类的重复加载。通过这个模型,能够在 Java 虚拟机中很好地解决类的版本、依赖等问题,当 Java 类需要被加载时,Java 虚拟机会先将请求委派给父类加载器,如果父类加载器不行,再将请求委派给自己去完成。

同时,双亲委派模型还可以保证 Java 类的完整性,确保所加载类来自可信的源,因为 Java 类加载器需要从上至下进行加载。

3. 双亲委派模型的实现原理

在双亲委派模型被引入之前,Java 类加载是通过单一的类加载器实现的。但是单一的类加载器存在很多问题,比如单一类加载器不知道如何处理依赖关系,容易重复加载等问题。因此,为了解决这些问题,并且提高类的加载安全性和效率,提出了双亲委派模型。

双亲委派模型的实现原理非常简单,当一个类需要被加载时,Java 虚拟机会按照如下的流程逐层向上查找:

  1. 当前类加载器会先判断自己是否已经加载过这个类,如果加载过了,就直接返回这个类;

  2. 如果当前类加载器自己没有加载过这个类,那么会调用父类加载器去加载,每一层父类加载器也会按照相同的流程去逐层向上查找,直到父类加载器中已经包含了这个类为止;

  3. 如果到了最顶层的启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)还没有包含这个类,那么就由当前的类加载器去加载这个类。

有了双亲委派模型,Java 类加载已经变得简单有效,并且可以保证类的完整性和安全性,能够解决类的依赖和重复加载等问题。

4. 双亲委派模型的使用示例

下面是在 Java 中使用双亲委派模型的示例代码:

public class MyClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // 判断当前加载的类是否已经被加载。如果已经被加载直接返回,如果没有则自己进行加载
        Class clazz = findLoadedClass(name);
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        }
        // 将父类加载器加载的对象转化成MyClassLoader加载对象
        clazz = findClass(name);
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        }
        // 如果没有内容且不是自己定义的类,则交由父类加载器进行加载
        return super.loadClass(name);
    }
}

在这段代码中,我们自定义了一个 MyClassLoader 类,继承自 Java 的 ClassLoader 类,重写了其中的 loadClass() 方法。在我们自定义的加载器中,首先会检查当前加载的类是否已经被加载,如果已经被加载就直接返回。如果还没有被加载,就会将父类加载器加载的对象转化成我们自己的加载对象,然后再进行对象的加载。最后,如果没有加载到我们需要的对象且不是我们自己定义的类,那么就将这个类交由父类的加载器去加载。

5. 双亲委派模型的优点

双亲委派模型的优点主要体现在以下几个方面:

  1. 类的加载即将任务委派给父类加载器去完成,避免了重复加载,提高了类的加载效率;

  2. 可以保证 Java 类的安全性和完整性,避免了类的替换和被篡改的可能性;

  3. 解决了依赖关系,避免了不同类加载器之间的类依赖关系所带来的问题。

6. 双亲委派模型的缺点

双亲委派模型的缺点主要有以下几个方面:

  1. 双亲委派模型并不适用于所有的场景,对于一些动态生成的类和第三方框架库,使用双亲委派模型可能会让这些类或者库加载失败;

  2. 双亲委派模型在某些情况下可能会导致类的沙箱隔离失效,从而对系统安全性造成影响;

  3. 双亲委派模型可能会导致一些类的重复加载问题。

7. 双亲委派模型的使用注意事项

使用双亲委派模型时需要注意以下事项:

  1. 需要了解双亲委派模型的实现原理,以便在必要的时候进行调整;

  2. 需要了解如何自定义自己的类加载器,并在必要的时候进行实现;

  3. 对于一些需要动态生成类和第三方框架库,需要了解如何避免因为双亲委派模型导致的加载失败问题。

8. 总结

双亲委派模型是 Java 虚拟机中的一种类加载机制,可以保证 Java 类的安全性、完整性和高效性。通过双亲委派模型,Java 类加载机制可以避免重复加载类、解决类之间的依赖关系问题,提高了类的加载效率。双亲委派模型对类的加载做了很好的封装和管理,是 Java 体系机制中的一个非常优秀的设计。但是,对于一些动态生成类和第三方框架库,使用双亲委派模型可能会遇到一些问题,需要在必要的时候进行特殊处理。

最后更新于