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
}
}
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;
}