JVM 類加載器介紹及其父親委托機制 Parent Delegation

原文出處： arthinking

1、類加載器：

類加載器用來把類加載到Java虛擬機中。從JDK1.2版本開始，類的加載過程采用父親委托機制，這種機制能更好的保證Java平臺的安全。在此委托機制中，除了Java虛擬機自帶的根類加載器之外，其余的類加載器都有且只有一個父加載器。當Java程序請求加載器loader1加載Sample類是，loader1類首先委托自己的父加載器去加載Sample類，若父加載器能加載，則由父加載器完成加載任務，否則才由加載器loader1本身加載Sample類。

2、類加載器的父親委托機制（Parent Delegation）：

2.1、Java虛擬機自帶了以下幾種加載器：

根（Bootstrap）類加載器：該加載器沒有父加載器。它負責加載虛擬機的核心類庫，如java.lang.*等。例如java.lang.Object就是由根類加載器加載的。根類加載器從系統屬性sun.boot.class.path所指定的目錄中加載類庫。根類加載器的實現依賴于底層操作系統，屬于虛擬機的實現的一部分，它并沒有繼承java.lang.ClassLoader類。

擴展（Extension）類加載器：它的父加載器為根類加載器。它從java.ext.dirs系統屬性所指定的目錄中加載類庫，或者從JDK的安裝目錄的jre/lib/ext子目錄（擴展目錄）下加載類庫，如果把用戶創建的JAR文件放在這個目錄下，也會自動由擴展類加載器加載。擴展類加載器是純Java類，是java.lang.ClassLoader類的子類。

系統（System）類加載器：也稱為應用類加載器，它的父加載器為擴展類加載器。它從環境變量classpath或者系統屬性java.class.path所指定的目錄中加載類，它是用戶自定義的類加載器的默認父加載器。系統類加載器是純Java類，是java.lang.ClassLoader類的子類。

父子加載器并非繼承關系，也就是說子加載器不一定是繼承了父加載器。

除了以上虛擬機自帶的加載器以外，用戶還可以定制自己的類加載器（User-defined Class Loader）。Java提供了抽象類java.lang.ClassLoader，所有用戶自定義的類加載器應該繼承ClassLoader類。

根類加載器 <– 擴展類加載器 <– 系統類加載器 <– 用戶自定義加載器

在父親委托機制中，各個加載器按照父子關系形成了樹形結構，除了根類加載器以外，其余的類加載器都有且只有一個父加載器。

Class sampleClass = loader2.loadClass("Sample");

loader2首先從自己的命名空間中查找Sample類是否已經被加載，如果已經加載，就直接返回代表Sample類的Class對象的引用。

如果Sample類還沒有被加載，loader2首先請求loader1代為加載，loader1再請求系統類加載器代為加載，系統類加載器再請求擴展類加載器代為架子啊，擴展類加載器在請求根類加載器代為加載。若根加載器和擴展加載器都不能加載，則系統類加載器嘗試加載，若能加載成功，則將Sample類所對應的Class對象的引用返回給loader1，loader1再將引用返回給loader2，從而成功將Sample類加載進虛擬機。若系統類加載器不能加載Sample類，則loader1嘗試加載Sample類，若laoder1也不能成功加載，則loader2嘗試加載。若所有的父加載器及laoder2本身都不能加載，則拋出ClassNotFoundException異常。

加載器之間的父子關系實際上指的是加載器對象之間的包裝關系，而不是類之間的繼承關系。一對父子加載器可能是同一個加載器類的兩個實例，也可能不是。在子加載器對象中包裝了一個父加載器對象

ClassLoader loader1 = new MyClassLoader();
//參數loader1將作為loader2的父加載器
ClassLoader loader2 = new MyClassLoader(loader1);

如果某個類加載器能夠加載一個類，那么該類加載器就稱作定義類加載器；定義類加載器及其所有子類加載器都稱作初始類加載器。

假設loader1實際加載了Sample類，則loader1為Sample類的定義類加載器，laoder2和loader1為Sample類的初始類加載器。

當生成一個自定義的類加載器實例時，如果沒有指定它的父加載器，那么系統類加載器就將成為該類加載器的父加載器。

父委托機制的優點是能夠提高軟件系統的安全性。因為在此機制下，用戶自定義的類加載器不可能加載應該由父加載器加載的可靠類，從而防止不可靠甚至惡意的代碼代替由父加載器加載的可靠代碼。例如，java.lang.Object類總是由根類加載器加載，其他任何用戶自定義的類加載器都不可能加載含有惡意代碼的java.lang.Object類。

每個類加載器都有自己的命名空間，命名空間由該加載器及所有父加載器所加載的類組成。在同一個命名空間中，不會出現類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個類；在不同的命名空間中，有可能會出現類的完整名字（包括類的包名）相同的兩個類。

由同一類加載器加載的屬于相同包的類組成了運行時包。決定兩個類是不是屬于同一個運行時包，不僅要看它們的包名是否相同，還要看定義類加載器是否相同。只有屬于同一運行時報的類才能相互訪問包可見（即默認訪問級別）的類和成員。這樣的限制能避免用戶自定義的類冒充核心類庫的類，去訪問核心類庫的包可見成員。假設用戶自己定義了一個java.lang.Spy，并用用戶自定義的類加載器加載，由于java.lang.Spy和核心類庫java.lang.*由不同的加載器加載，它們屬于不同的運行時包，所以java.lang.Spy不能訪問核心類庫java.lang包中的包可見成員。