JVM 类加载器介绍及其父亲委托机制 Parent Delegation

1、类加载器:

类加载器用来把类加载到Java虚拟机中。从JDK1.2版本开始,类的加载过程采用父亲委托机制,这种机制能更好的保证Java平台的安全。在此委托机制中,除了Java虚拟机自带的根类加载器之外,其余的类加载器都有且只有一个父加载器。当Java程序请求加载器loader1加载Sample类是,loader1类首先委托自己的父加载器去加载Sample类,若父加载器能加载,则由父加载器完成加载任务,否则才由加载器loader1本身加载Sample类。

2、类加载器的父亲委托机制(Parent Delegation):

2.1、Java虚拟机自带了以下几种加载器:

根(Bootstrap)类加载器:该加载器没有父加载器。它负责加载虚拟机的核心类库,如java.lang.*等。例如java.lang.Object就是由根类加载器加载的。根类加载器从系统属性sun.boot.class.path所指定的目录中加载类库。根类加载器的实现依赖于底层操作系统,属于虚拟机的实现的一部分,它并没有继承java.lang.ClassLoader类。

扩展(Extension)类加载器:它的父加载器为根类加载器。它从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或者从JDK的安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库,如果把用户创建的JAR文件放在这个目录下,也会自动由扩展类加载器加载。扩展类加载器是纯Java类,是java.lang.ClassLoader类的子类。

系统(System)类加载器:也称为应用类加载器,它的父加载器为扩展类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中加载类,它是用户自定义的类加载器的默认父加载器。系统类加载器是纯Java类,是java.lang.ClassLoader类的子类。

父子加载器并非继承关系,也就是说子加载器不一定是继承了父加载器。

2.2、自定义类加载器:

除了以上虚拟机自带的加载器以外,用户还可以定制自己的类加载器(User-defined Class Loader)。Java提供了抽象类java.lang.ClassLoader,所有用户自定义的类加载器应该继承ClassLoader类。

2.3、类加载器的关系:

根类加载器 <– 扩展类加载器 <– 系统类加载器 <– 用户自定义加载器

在父亲委托机制中,各个加载器按照父子关系形成了树形结构,除了根类加载器以外,其余的类加载器都有且只有一个父加载器。

2.4、父加载的父亲委托机制:

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

loader2首先从自己的命名空间中查找Sample类是否已经被加载,如果已经加载,就直接返回代表Sample类的Class对象的引用。

如果Sample类还没有被加载,loader2首先请求loader1代为加载,loader1再请求系统类加载器代为加载,系统类加载器再请求扩展类加载器代为架子啊,扩展类加载器在请求根类加载器代为加载。若根加载器和扩展加载器都不能加载,则系统类加载器尝试加载,若能加载成功,则将Sample类所对应的Class对象的引用返回给loader1,loader1再将引用返回给loader2,从而成功将Sample类加载进虚拟机。若系统类加载器不能加载Sample类,则loader1尝试加载Sample类,若laoder1也不能成功加载,则loader2尝试加载。若所有的父加载器及laoder2本身都不能加载,则抛出ClassNotFoundException异常。

加载器之间的父子关系实际上指的是加载器对象之间的包装关系,而不是类之间的继承关系。一对父子加载器可能是同一个加载器类的两个实例,也可能不是。在子加载器对象中包装了一个父加载器对象

ClassLoader loader1 = new MyClassLoader();
//参数loader1将作为loader2的父加载器
ClassLoader loader2 = new MyClassLoader(loader1);
2.5、定义类加载器:

如果某个类加载器能够加载一个类,那么该类加载器就称作定义类加载器;定义类加载器及其所有子类加载器都称作初始类加载器

假设loader1实际加载了Sample类,则loader1为Sample类的定义类加载器,laoder2和loader1为Sample类的初始类加载器。

ClassLoader protected ClassLoader(ClassLoader parent)

使用指定的、用于委托操作的父类加载器创建新的类加载器。

如果存在安全管理器,则调用其 checkCreateClassLoader 方法。这可能导致安全性异常。

参数: parent – 父类加载器

抛出: SecurityException – 如果存在安全管理器并且其 checkCreateClassLoader 方法不允许创建新的类加载器。

当生成一个自定义的类加载器实例时,如果没有指定它的父加载器,那么系统类加载器就将成为该类加载器的父加载器。

2.6、类加载器的父委托机制的安全性:

父委托机制的优点是能够提高软件系统的安全性。因为在此机制下,用户自定义的类加载器不可能加载应该由父加载器加载的可靠类,从而防止不可靠甚至恶意的代码代替由父加载器加载的可靠代码。例如,java.lang.Object类总是由根类加载器加载,其他任何用户自定义的类加载器都不可能加载含有恶意代码的java.lang.Object类。

2.7、命名空间:

每个类加载器都有自己的命名空间,命名空间由该加载器及所有父加载器所加载的类组成。在同一个命名空间中,不会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类;在不同的命名空间中,有可能会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类。

2.8、运行时包:

由同一类加载器加载的属于相同包的类组成了运行时包。决定两个类是不是属于同一个运行时包,不仅要看它们的包名是否相同,还要看定义类加载器是否相同。只有属于同一运行时报的类才能相互访问包可见(即默认访问级别)的类和成员。这样的限制能避免用户自定义的类冒充核心类库的类,去访问核心类库的包可见成员。假设用户自己定义了一个java.lang.Spy,并用用户自定义的类加载器加载,由于java.lang.Spy和核心类库java.lang.*由不同的加载器加载,它们属于不同的运行时包,所以java.lang.Spy不能访问核心类库java.lang包中的包可见成员。



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