Java虛擬機JVM學習05 類加載器的父委託機制

 

Java虛擬機JVM學習05 類加載器的父委託機制

 

類加載器

　　類加載器用來把類加載到Java虛擬機中。

 

類加載器的類型

　　有兩種類型的類加載器：

　　1.JVM自帶的加載器：

　　　　根類加載器(Bootstrap)

　　　　擴展類加載器(Extension)

　　　　系統類加載器(System)

　　2.用戶自定義的類加載器：

　　　　java.lang.ClassLoader的子類，用戶能夠定製類的加載方式。

 

JVM自帶的加載器

　　Java虛擬機自帶了如下幾種加載器。

　　1.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。

　　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於底層操做系統，屬於虛擬機的實現的一部分，它並無繼承java.lang.ClassLoader類，它是用C++寫的。

 

　　2.擴展(Extension)類加載器：

　　它的父加載器爲根類加載器。

　　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，若是把用戶建立的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。

 

　　3.系統(System)類加載器：

　　也稱爲應用類加載器，它的父加載器爲擴展類加載器。

　　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。

 

　　注意：這裏的父加載器概念並非指類的繼承關係，子加載器不必定繼承了父加載器（實際上是組合的關係）。

 

用戶自定義類加載器

　　除了以上虛擬機自帶的類加載器之外，用戶還能夠定製本身的類加載器(User-defined Class Loader)。

　　Java提供了抽象類java.lang.ClassLoader，全部用戶自定義的類加載器都應該繼承ClassLoader類。

 

類加載的父委託機制

　　從JDK 1.2版本開始，類的加載過程採用父親委託機制，這種機制能更好地保證Java平臺的安全。

　　在父委託機制中，除了Java虛擬機自帶的根類加載器之外，其他的類加載器都有且只有一個父加載器，各個加載器按照父子關係造成了樹形結構。

 

　　當Java程序請求加載器loader1加載Sample類時，loader1首先委託本身的父加載器去加載Sample類，若父加載器能加載，則由父加載器完成加載任務，不然才由loader1自己加載Sample類。

 

　　說明具體過程的一個例子：

 

 

　　loader2首先從本身的命名空間中查找Sample類是否已經被加載，若是已經加載，就直接返回表明Sample類的Class對象的引用。

　　若是Sample類尚未被加載，loader2首先請求loader1代爲加載，loader1再請求系統類加載器代爲加載，系統類加載器再請求擴展類加載器代爲加載，擴展類加載器再請求根類加載器代爲加載。

　　若根類加載器和擴展類加載器都不能加載，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再返回給loader2，從而成功將Sample類加載進虛擬機。

　　若系統加載器不能加載Sample類，則loader1嘗試加載Sample類，若loader1也不能成功加載，則loader2嘗試加載。

　　若全部的父加載器及loader2自己都不能加載，則拋出ClassNotFoundException異常。

　　總結下來就是：

　　每一個加載器都優先嚐試用父類加載，若父類不能加載則本身嘗試加載；若成功則返回Class對象給子類，若失敗則告訴子類讓子類本身加載。全部都失敗則拋出異常。

 

定義類加載器和初始類加載器

　　如有一個類加載器能成功加載Sample類，那麼這個類加載器被稱爲定義類加載器。

　　全部能成功返回Class對象的引用的類加載器(包括定義類加載器，即包括定義類加載器和它下面的全部子加載器)都被稱爲初始類加載器。

　　假設loader1實際加載了Sample類，則loader1爲Sample類的定義類加載器，loader2和loader1爲Sample類的初始類加載器。

 

父子關係

　　須要指出的是，加載器之間的父子關係實際上指的是加載器對象之間的包裝關係，而不是類之間的繼承關係。

　　一對父子加載器多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。

　　例如loader1和loader2都是MyClassLoader類的實例，而且loader2包裝了loader1，loader1是loader2的父加載器。

　　當生成一個自定義的類加載器實例時，若是沒有指定它的父加載器(ClassLoader構造方法無參數)，那麼系統類加載器就將成爲該類加載器的父加載器。

 

父委託機制優勢

　　父親委託機制的優勢是可以提升軟件系統的安全性。

　　由於在此機制下，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類老是由根類加載器加載，其餘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。

 

命名空間

　　每一個類加載器都有本身的命名空間，命名空間由該加載器及全部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。

　　在不一樣的命名空間中，有可能會出現類的完整名字(包括類的包名)相同的兩個類。

運行時包

　　由同一類加載器加載的屬於相同包的類組成了運行時包。

　　決定兩個類是否是屬於同一個運行時包，不只要看它們的包名是否相同，還要看定義類加載器是否相同。

　　只有屬於同一運行時包的類才能互相訪問包可見(即默認訪問級別)的類和類成員。

　　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。

　　假設用戶本身定義了一個類java.lang.Spy，並由用戶自定義的類加載器加載，因爲java.lang.Spy和核心類庫java.lang.*由不一樣的類加載器加載，它們屬於不一樣的運行時包，因此java.lang.Spy不能訪問核心類庫java.lang包中的包可見成員。

 

參考資料

　　聖思園張龍老師Java SE系列視頻教程。