双亲委派模型解析：揭秘JVM如何协同类加载

后端

2023-01-15 01:29:50

双亲委派模型：JVM 协同类加载的幕后英雄

Java 虚拟机（JVM）是 Java 程序运行的平台，负责管理代码执行和资源分配。在 JVM 中，类加载机制至关重要，负责将类文件转换为可用代码。而双亲委派模型正是这一机制的核心，为 Java 应用程序带来了一系列优势。

什么是双亲委派模型？

双亲委派模型是一种类加载策略，它规定了类加载器的行为方式：当需要加载一个类时，当前类加载器首先会委托其父类加载器去加载；只有当父类加载器无法加载该类时，当前类加载器才会亲自出手加载。

双亲委派模型的工作原理

在 Java 虚拟机中，类加载器按照层级组织，从顶层到底层依次为：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）： JVM 内核，负责加载 Java 核心库类，如 java.lang 包下的类。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）： 加载 Java 扩展库类，如 java.sql.DriverManager 类。
系统类加载器（System ClassLoader）： 加载 Java 应用程序的类路径下的类，如用户自定义的类和第三方库类。
自定义类加载器： 由开发人员创建的类加载器，用于加载特定位置或类型的类。

根据双亲委派模型，当需要加载一个类时，JVM 会按照以下流程进行：

委托启动类加载器加载。
启动类加载器无法加载，委托扩展类加载器加载。
扩展类加载器无法加载，委托系统类加载器加载。
系统类加载器无法加载，委托自定义类加载器加载。

双亲委派模型的好处

双亲委派模型为 Java 类加载机制带来了诸多好处：

防止重复加载： 由于每个类加载器都有自己的加载范围和委托机制，因此同一个类只会由一个类加载器加载一次，避免了重复加载的开销和潜在的冲突。
隔离类加载： 不同类加载器加载的类相互隔离，彼此之间不会产生冲突。这对于构建模块化和可扩展的 Java 应用程序至关重要。
安全保障： 双亲委派模型保证了核心库类由 JVM 内置的类加载器加载，而用户自定义的类由应用程序的类加载器加载，从而实现了安全隔离，防止恶意代码篡改核心库类。
性能优化： 双亲委派模型通过委托机制减少了不必要的类加载过程，从而优化了类加载性能。

双亲委派模型的应用场景

双亲委派模型在 Java 应用程序中有着广泛的应用场景，包括：

隔离类： 在构建模块化应用程序时，不同的模块可以使用不同的类加载器来加载自己的类，从而实现类隔离，避免冲突。
加载扩展库： 通过扩展类加载器可以加载 Java 扩展库，如 JDBC 驱动库，增强 Java 应用程序的功能。
自定义类加载策略： 开发人员可以创建自定义类加载器来实现特定的类加载策略，如热加载、加密加载等。

代码示例

以下代码示例演示了如何使用双亲委派模型自定义类加载器：

import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

public class CustomClassLoader extends URLClassLoader {

    public CustomClassLoader(URL[] urls) {
        super(urls);
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // 委托父类加载器加载类
        try {
            return super.findClass(name);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父类加载器无法加载类，则使用自定义加载策略
            // ...自定义加载策略逻辑...
            return null;
        }
    }
}