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揭开Java类加载器的神秘面纱：深入剖析双亲委派模型
Android
2023-09-17 15:43:53
在计算机科学领域，Java虚拟机（JVM）扮演着至关重要的角色，它负责加载、验证和执行Java字节码。而类加载器，作为JVM不可或缺的组成部分，在加载类文件的过程中扮演着关键的角色。在Java中，类加载器遵循一个被称为双亲委派模型的机制，本文将深入解析这一模型，帮助读者全面理解类加载器的运作原理。
双亲委派模型：核心概念
双亲委派模型是一种类加载机制，它遵循以下核心原则：
- 当一个类加载器收到加载请求时，它首先会将请求委托给其父加载器。
- 如果父加载器无法加载该类，请求将一级一级向上委托，直至根加载器。
- 只有当所有父加载器都无法加载该类时，当前加载器才会尝试自己加载该类。
这种委派机制的主要优点在于：
- 防止重复加载： 通过委托机制，可以确保不同类加载器加载的同一类文件仅加载一次。
- 保持一致性： 确保加载的类与其他类加载器加载的相同类保持一致，从而避免不同类加载器加载同一类的不同版本。
类加载器类型
在Java中，有三种内置的类加载器：
- 引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）： JVM内置的类加载器，负责加载Java核心库（例如rt.jar）中的类。
- 扩展类加载器（Extension ClassLoader）： 负责加载位于Java扩展目录（例如/usr/lib/jvm/java-11/ext）中的类。
- 系统类加载器（System ClassLoader）： 负责加载Java应用程序中位于类路径（例如/my/app/lib）中的类。
类加载过程
当Java代码中出现一个类时，会触发类加载过程，该过程遵循以下步骤：
- 检查类是否已经加载： JVM首先检查该类是否已经加载到JVM中，如果已经加载，则直接返回该类的Class对象。
- 委托加载： 如果该类尚未加载，JVM会将加载请求委托给双亲类加载器。
- 自定义加载： 如果所有父加载器都无法加载该类，则当前加载器会尝试自己加载该类。
- 加载字节码： 类加载器从指定的源（例如文件系统或网络）加载该类的字节码。
- 验证字节码： 验证字节码是否符合Java字节码规范。
- 准备类： 将字节码转换为内部数据结构，供JVM使用。
- 解析类： 解析类的符号引用（例如类名和方法名），并将其替换为直接引用。
- 初始化类： 执行类的静态初始化程序。
双亲委派模型的优势和缺点
双亲委派模型的主要优势包括：
- 安全性： 它有助于防止加载来自不受信任来源的恶意类。
- 稳定性： 确保核心类始终来自受信任的来源，从而提高应用程序的稳定性。
- 隔离性： 允许不同的类加载器加载不同版本的相同类，从而实现应用程序隔离。
然而，双亲委派模型也存在一些缺点：
- 限制灵活性： 由于类加载顺序是固定的，因此很难自定义类加载行为。
- 潜在性能问题： 如果父加载器需要加载大量类，则可能导致加载延迟。
结论
双亲委派模型是Java类加载器机制的核心。它通过委托机制确保了类加载的安全性、一致性和隔离性。了解双亲委派模型对于构建稳定、可维护的Java应用程序至关重要。
