為什么使用雙親委派機制？

為什么使用雙親委派機制？

專業(yè)名詞

說雙親委派機制就不得不說類加載器。

  • 引導(dǎo)類加載器：加載%JAVA_HOME%/jre/lib下面的核心類庫，如rt.jar，charests.jar。
  • 擴展類加載器：負(fù)責(zé)創(chuàng)建%JAVA_HOME%lib/ext下面的jar，如com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory所在的jar(sunjce_provider.jar)
  • 應(yīng)用類加載器：負(fù)責(zé)加載classpath下面的類包，如下圖
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實例代碼

package com.test.test;

import com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory;
import sun.misc.Launcher;

import java.net.URL;

public class TestJDKLoader {


    public static void main(String[] args) {
        //rt.jar 和charests.jar是由引導(dǎo)加載器加載
        ClassLoader bootstrapLoader = String.class.getClassLoader();
        System.out.println("引導(dǎo)加載器："+bootstrapLoader);
        ClassLoader extClassLoader = DESKeyFactory.class.getClassLoader();
        System.out.println("擴展加載器："+extClassLoader);
        ClassLoader appClassLoader = Test.class.getClassLoader();
        System.out.println("應(yīng)用加載器："+appClassLoader);

        System.out.println("------------------");

        //獲取默認(rèn)的加載器 ->appClassLoader
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println("系統(tǒng)默認(rèn)加載器："+systemClassLoader);
        ClassLoader parentClassLoader = systemClassLoader.getParent();
        System.out.println("appClassLoader的父加載器："+parentClassLoader);
        ClassLoader grandClassLoader = parentClassLoader.getParent();
        System.out.println("extClassLoader的父加載器："+grandClassLoader);
        System.out.println("因為引導(dǎo)加載器是c++實現(xiàn)，所以獲取不到對象");

        System.out.println("------------------");
        System.out.println();

        //獲取引導(dǎo)加載器加載類
        System.out.println("獲取引導(dǎo)加載器加載文件:");
        URL[] urLs = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (URL urL : urLs) {
            System.out.println(urL);
        }

        //獲取擴展加載器加載的文件
        System.out.println("獲取擴展加載器加載的文件:");
        String property = System.getProperty("java.ext.dirs");
        System.out.println(property);

        System.out.println("應(yīng)用加載器加載文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

輸出結(jié)果

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\bin\java.exe" "-javaagent:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.2.3\lib\idea_rt.jar=10759:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.2.3\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\rt.jar;F:\workspace\test\target\classes" com.test.test.TestJDKLoader
引導(dǎo)加載器：null
擴展加載器：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@29453f44
應(yīng)用加載器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
------------------
系統(tǒng)默認(rèn)加載器：sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
appClassLoader的父加載器：sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@29453f44
extClassLoader的父加載器：null
因為引導(dǎo)加載器是c++實現(xiàn)，所以獲取不到對象
------------------

獲取引導(dǎo)加載器加載文件:
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/resources.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/rt.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/jsse.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/jce.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/charsets.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/lib/jfr.jar
file:/C:/Program%20Files/Java/jdk1.8.0_161/jre/classes
獲取擴展加載器加載的文件:
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
應(yīng)用加載器加載文件：
C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\lib\rt.jar;F:\workspace\test\target\classes;C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.2.3\lib\idea_rt.jar

Process finished with exit code 0
類加載器的初始化過程

從類加載過程我們知道創(chuàng)建了sun.misc.Launcher。在Launcher里面包含內(nèi)部類AppClassLoader和ExtClassLoader

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通過部分代碼，我們可以看到Launcher是單例模式。在構(gòu)造器里面能看出是通過構(gòu)造器傳入的方式設(shè)置父加載器，而不是繼承關(guān)系。

private static Launcher launcher = new Launcher();
private ClassLoader loader;


//....

//獲取
public static Launcher getLauncher() {
        return launcher;
    }

//構(gòu)造器
public Launcher() {
        Launcher.ExtClassLoader var1;
        try {
            //構(gòu)造擴展類加載器，在創(chuàng)建過程中，設(shè)置父加載器為空，這是因為引導(dǎo)加載器是c++實現(xiàn)
            var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
        } catch (IOException var10) {
            throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
        }

        try {
            //構(gòu)造引用類加載器，在創(chuàng)建過程中設(shè)置父加載器為擴展類加載器ExtClassLoader。
            this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
        } catch (IOException var9) {
            throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
        }

    //...忽略

    }

繼承關(guān)系

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下面代碼就是擴展類加載器構(gòu)造器設(shè)置父類為空

public ExtClassLoader(File[] var1) throws IOException {
    super(getExtURLs(var1), (ClassLoader)null, Launcher.factory);
    SharedSecrets.getJavaNetAccess().getURLClassPath(this).initLookupCache(this);
}

URLClassLoader的構(gòu)造器

public URLClassLoader(URL[] urls, ClassLoader parent,
                      URLStreamHandlerFactory factory) {
    //通過變量名字可以看到parent設(shè)置了為空
    super(parent);
    //。。。
}
雙親委派機制邏輯圖
繼承

先判斷自己加載器有沒有已加載，如果有就直接返回。如果沒有，讓父加載器進(jìn)行判斷有沒有加載過。

直到引導(dǎo)加載器都沒有加載的話，就先讓引導(dǎo)加載器進(jìn)行加載，如果沒有的話，就讓擴展類加載器加載。

直到自定義類加載器，如果都沒有提示ClassNotFound

代碼解析
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Test test = new Test();
        ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.test.test.Test");
}
loadClass解析
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 先判斷自己的加載器是否已經(jīng)有該類，如果有就不需要重新加載
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //如果有父類加載器，就讓父類加載器去加載
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    //這是因為擴展類加載器的parent是空，通過下面的方式調(diào)用引導(dǎo)加載器。
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            //如果父類沒有找到類，自己先進(jìn)行加載
            if (c == null) {
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                //忽略。。。。
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

可以通過debug的方式看到this的變化

image-20210522153159370
image-20210522153216694

直到最后引導(dǎo)類加載器都沒有找到類。擴展類自己在找類。當(dāng)然也是找不到的。

image-20210522153305304

在應(yīng)用類加載器找到了

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那么他是如何找到的呢？

findClass解析

通過下圖可以看到AppClassLoader都沒有自己的實現(xiàn)，所以直接找繼承的父類實現(xiàn)就可以了。

find

URLClassLoader.java

protected Class<?> findClass(final String name)
    throws ClassNotFoundException
{
    final Class<?> result;
    try {
        result = AccessController.doPrivileged(
            new PrivilegedExceptionAction<Class<?>>() {
                public Class<?> run() throws ClassNotFoundException {
                    //這里其實就是把.替換為/，根據(jù)路徑去查找class文件
                    String path = name.replace('.', '/').concat(".class");
                    Resource res = ucp.getResource(path, false);
                    if (res != null) {
                        try {
                            return defineClass(name, res);
                        } catch (IOException e) {
                            throw new ClassNotFoundException(name, e);
                        }
                    } else {
                        return null;
                    }
                }
            }, acc);
    } catch (java.security.PrivilegedActionException pae) {
        throw (ClassNotFoundException) pae.getException();
    }
    if (result == null) {
        throw new ClassNotFoundException(name);
    }
    return result;
}

所以為什么要使用雙親委派機制？

  • 安全：就算自己定義了一個Java.lang.String，加載器也會通過AppClassLoader->ExtClassLoader->BootstrapLoader路徑加載到核心jar包。這樣便可以防止核心 API庫被隨意篡改
  • 避免類重復(fù)加載：當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類時，就沒有必要子ClassLoader再加載一 次，保證被加載類的唯一
  • 90%以上的類都是應(yīng)用加載器進(jìn)行加載，雖然第一次加載類的時候需要經(jīng)歷一次AppClassLoader->ExtClassLoader->BootstrapLoader。但是第二次用的時候就不需要了。如果直接從BootstrapLoader找有沒有加載的話，第一次很快。但是已加載的類，特別是應(yīng)用類加載器加載的，每次都需要經(jīng)歷引導(dǎo)類加載器和擴展類加載器，這樣就太慢了。
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