【深入理解Java虚拟机】类加载器与双亲委派模型

类加载器

Java虚拟机设计团队有意把类加载阶段中的“通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流”这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需的类。实现这个动作的代码被称为“类加载器”（Class Loader）。

对于任意一个类，都必须由加载它的类加载器和这个类本身一起共同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。简单来说就是：比较两个类是否相等，只有在他们是由同一个类加载器加载的前提下才有意义。只要加载他们的类加载器不同，两个类必不相同。

JVM 中内置了三个重要的 ClassLoader，除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader：

启动类加载器 Bootstrap ClassLoader

C++语言实现，是虚拟机自身的一部分，其他类加载器独立存在于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类

java.lang.ClassLoader。

负责加载<JAVA_HOME>lib目录中，或通过-Xbootclasspath参数指定路径中，且被虚拟机认可的类。

【按照文件名识别，如rt.jar、tools.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载】。

扩展类加载器 Extension ClassLoader

负责加载<JAVA_HOME>libext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定路径中的所有的类库。

应用程序类加载器 Application ClassLoader

它负责加载用户类路径 (ClassPath)上所有的类库。

如果应用程序中没有自定义过类加载器，默认为该类加载器。

双亲委派模型

双亲委派模型的要求

除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器，只不过这里的父子关系一般不是以继承的关系实现，而是以组合来复用父加载器的代码。

双亲委派模型的工作过程

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，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最顶层的启动类加载器中。
只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去完成加载。

双亲委派模型的优点

使用双亲委派模型来组织类加载器间的关系，使得Java中的类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。
比如加载位于 rt.jar 包中的类 java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象。

双亲委派的代码实现

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 首先，检查请求的类是否已经被加载过了
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                //不断调用父加载器的loadClass方法，直到BootstrapClassLoader
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException说明父类加载器无法完成加载请求
            }

            if (c == null) {
                // 在父类加载器无法加载时 再调用本身的findClass方法来进行类加载
                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;
    }
}

首先检查请求加载的类型是否已经被加载过，如果没有，则调用父加载器的loadClass方法。
如果父加载器为null，则默认使用启动类加载器作为父加载器。
如果父加载器加载失败，抛出ClassNotFoundException异常，才调用自己的findClass方法。

参考：

[https://snailclimb.gitee.io/javaguide/#/docs/java/jvm/](