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关于Java类加载双亲委派机制的思考(附一道面试题)

时间:2016-06-01 11:54来源:linux.it.net.cn 作者:IT

预定义类加载器和双亲委派机制

  1. JVM预定义的三种类型类加载器:

    • 启动(Bootstrap)类加载器:是用本地代码实现的类装入器,它负责将 <Java_Runtime_Home>/lib下面的类库加载到内存中(比如rt.jar)。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节,开发者无法直接获取到启动类加载器的引用,所以不允许直接通过引用进行操作。
    • 标准扩展(Extension)类加载器:是由 Sun 的 ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)实现的。它负责将< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量 java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。
    • 系统(System)类加载器:是由 Sun 的 AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)实现的。它负责将系统类路径(CLASSPATH)中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。

    除了以上列举的三种类加载器,还有一种比较特殊的类型 — 线程上下文类加载器。

  2. 双亲委派机制描述
    某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。

 

几点思考

  1. Java虚拟机的第一个类加载器是Bootstrap,这个加载器很特殊,它不是Java类,因此它不需要被别人加载,它嵌套在Java虚拟机内核里面,也就是JVM启动的时候Bootstrap就已经启动,它是用C++写的二进制代码(不是字节码),它可以去加载别的类。

    这也是我们在测试时为什么发现System.class.getClassLoader()结果为null的原因,这并不表示System这个类没有类加载器,而是它的加载器比较特殊,是BootstrapClassLoader,由于它不是Java类,因此获得它的引用肯定返回null。

  2. 委托机制具体含义
    当Java虚拟机要加载一个类时,到底派出哪个类加载器去加载呢?

    • 首先当前线程的类加载器去加载线程中的第一个类(假设为类A)。
      注:当前线程的类加载器可以通过Thread类的getContextClassLoader()获得,也可以通过setContextClassLoader()自己设置类加载器。
    • 如果类A中引用了类B,Java虚拟机将使用加载类A的类加载器去加载类B。
    • 还可以直接调用ClassLoader.loadClass()方法来指定某个类加载器去加载某个类。
  3. 委托机制的意义 — 防止内存中出现多份同样的字节码
    比如两个类A和类B都要加载System类:

    • 如果不用委托而是自己加载自己的,那么类A就会加载一份System字节码,然后类B又会加载一份System字节码,这样内存中就出现了两份System字节码。
    • 如果使用委托机制,会递归的向父类查找,也就是首选用Bootstrap尝试加载,如果找不到再向下。这里的System就能在Bootstrap中找到然后加载,如果此时类B也要加载System,也从Bootstrap开始,此时Bootstrap发现已经加载过了System那么直接返回内存中的System即可而不需要重新加载,这样内存中就只有一份System的字节码了。
 

一道面试题

  • 能不能自己写个类叫java.lang.System?

    答案:通常不可以,但可以采取另类方法达到这个需求。
    解释:为了不让我们写System类,类加载采用委托机制,这样可以保证爸爸们优先,爸爸们能找到的类,儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的,就算自己重写,也总是使用Java系统提供的System,自己写的System类根本没有机会得到加载。

    但是,我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的,为了避免双亲委托机制,这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类,如果我们自己的类加载器放在一个特殊的目录,那么系统的加载器就无法加载,也就是最终还是由我们自己的加载器加载。



(责任编辑:IT)
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