一文读懂java类加载之双亲委派机制

一个编译后的class文件，想要在JVM中运行，就需要先加载到JVM中。java中将类的加载工具抽象为类加载器，而通过加载工具加载类文件的具体方式被称为双亲委派机制。

知识点

类加载器：通过一个类全限定名称来获取其二进制文件（.class）流的工具。

前述

首先明确一点，Java中类是描述一类对象的行为和状态，拥有封装、继承、多态特征。而类加载器这个对象在类结构上都是抽象类ClassLoader的子类

public abstract class ClassLoader {...}

根据具体功能不同，JDK提供了多个具体子类，例如：ExtClassLoader、AppClassLoader、URLClassLoader、MethodUtil等。

再明确一点，有了类加载功能，但还是考虑实际使用。例如，了解java的都知道java底层使用的是c++。也就是说C++也可以实现类加载文件，也可以说是文件加载功能。在实际使用中也是这么做的，那么这部分被加载的类的加载器如何在Java中描述呢？下面来描述

JDK实际采用的类加载方式，被称为双亲委派机制。其主要分类如下，这是一种抽象概念

• Bootstrap ClassLoader
  • 系统类(rt.ar)的类加载器，采用C++代码加载
• Extension ClassLoader
  • 扩展类(ext.jar)的类加载器，采用ExtClassLoader加载
• Application ClassLoader
  • 用户类路径（classpath）上类的类加载器，采用AppClassLoader加载
• 自定义类加载器
  • 自定义的类加载器，继承ClassLoader即可

双亲

既然称为双亲委派机制，则双亲是必须存在的。ClassLoader类存在一个parent属性。因此可以配置双亲。这个双亲是指ExtClassLoader和AppClassLoader，在JDK中则是这样设置：

ExtClassLoader.parent=null;

AppClassLoader.parent=ExtClassLoader

XXXClassLoader.parent=AppClassLoader

自定义的类加载器在构建时，如果未指定parent，则使用getSystemClassLoader()来获取父类加载器，而该方法默认获取的就是AppClassLoader。

以上的类加载方式，图示如下

委派

双亲设置之后，便可以委派了，委派过程也就是类文件加载过程，

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 保证该类只加载一次
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    // 存在父级类加载器则使用父级的父级类加载器进行加载
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    // 不存在父级类加载器则尝试使用BootstrapClassLoader进行加载
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 抛出类未找到异常说明父类加载器加载失败
            }

            if (c == null) {
                // 父级类加载器未完成加载且BootstrapClassLoader也未完成加载则使用自己的加载方式
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

文字描述下这段代码：

加载类文件之前，先验证是否被加载过了，如果加载过就不再加载，防止被覆盖掉，也防止多次加载浪费资源。然后获取类加载器的parent

• 如果parent不存在，则说明本身已经是ExtClassLoader了，则查询下类文件是否被Bootstrap ClassLoader加载过，找到就返回，否则返回null。
• 如果parent存在，则让父类加载器去加载类文件，这个过程是往上递推的，如 parent->parent->parent
• 以上流程处理完毕，如果发现返回的是null则说明已经递推到了Bootstrap ClassLoader且仍不能加载，则说明该类文件不符合所有的父类加载器的加载条件，于是便轮到自己来加载了。

上面说明中往上递推的过程就是委派了，而递推的方式是parent，于是就称为双亲委派机制。当然通俗理解是父类加载器优先加载模式。

后记

在委派流程，描述了在该类文件不符合所有的父类加载器的加载条件，于是便轮到自己来加载了。这里说明下加载条件

在Launcher指定了Bootstrap ClassLoader的加载文件夹System.getProperty("sun.boot.class.path");这个主要就是JDK指定的\lib\rt包

在ExtClassLoader中指定了加载文件夹：String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");这个主要就是JDK指定的\lib\ext包

在AppClassLoader中指定了加载文件夹：String var1 = System.getProperty("java.class.path");都是环境变量，自行可配。这个主要指的是开发中的类路径

由于AppClassLoader与ExtClassLoader都继承了URLClassLoader因此都会进行加载条件判断，如果是自定义的则可以重写loadClass来绕过双亲委派。当然不论怎么重写，加载二进制流的方法会校验类文件不能是加载以java开头的包中的类，这个是绕不过去的。

自定义类加载器示例

代码

public class ConsumerClassLoaderDemo extends ClassLoader {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        ClassLoader myClassLoader = new ConsumerClassLoader();
        Object obj = myClassLoader.loadClass("cn.tinyice.demo.classloader.ConsumerClassLoaderDemo").newInstance();
        ClassLoader classLoader = obj.getClass().getClassLoader();
        // BootStrapClassLoader在Java中不存在的，因此会是null
        while (null != classLoader) {
            System.out.println(classLoader);
            classLoader = classLoader.getParent();
        }
    }
}

class ConsumerClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            String classFile = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
            InputStream in = getClass().getResourceAsStream(classFile);
            if (null == in) {
                return super.loadClass(name);
            }
            byte[] bytes = new byte[in.available()];
            in.read(bytes);
            return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
        } catch (IOException e) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
    }
}

控制台

cn.tinyice.demo.classloader.ConsumerClassLoader@12133b1
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@b4aac2
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@f49f1c

Process finished with exit code 0

原文地址：程序员微录：一文读懂java类加载之双亲委派机制