“類加載體系”及ClassLoader雙親委派機制。java程序中的 .java文件編譯完會生成 .class文件，而 .class文件就是通過被稱為類加載器的ClassLoader加載的，而ClassLoder在加載過程中會使用“雙親委派機制”來加載 .class文件，先上圖：

看著圖從上往下介紹：

BootStrapClassLoader：啟動類加載器，該ClassLoader是jvm在啟動時創建的，用于加載?$JAVA_HOME/jre/lib下面的類庫（或者通過參數-Xbootclasspath指定）。由于引導類加載器涉及到虛擬機本地實現細節，開發者無法直接獲取到啟動類加載器的引用，所以不能直接通過引用進行操作。

ExtClassLoader：擴展類加載器，該ClassLoader是在sun.misc.Launcher里作為一個內部類ExtClassLoader定義的（即?sun.misc.Launcher$ExtClassLoader），ExtClassLoader會加載?$JAVA_HOME/jre/lib/ext下的類庫（或者通過參數-Djava.ext.dirs指定）。

AppClassLoader：應用程序類加載器，該ClassLoader同樣是在sun.misc.Launcher里作為一個內部類AppClassLoader定義的（即?sun.misc.Launcher$AppClassLoader），AppClassLoader會加載java環境變量CLASSPATH所指定的路徑下的類庫，而CLASSPATH所指定的路徑可以通過System.getProperty("java.class.path")獲取；當然，該變量也可以覆蓋，可以使用參數-cp，例如：java -cp 路徑 （可以指定要執行的class目錄）。

CustomClassLoader：自定義類加載器，該ClassLoader是指我們自定義的ClassLoader，比如tomcat的StandardClassLoader屬于這一類；當然，大部分情況下使用AppClassLoader就足夠了。

ClassLoader初始化源碼

下面貼下jdk關于類加載的源碼，上述四種類加載器中CustomClassLoader是用戶自定義的，BootStrapClassLoader是jvm創建的，就不展示了；這里展示下AppClassLoader和ExtClassLoader的啟動過程，前面介紹過，AppClassLoader和ExtClassLoader都是在sun.misc.Launcher里定義的，而我的sun.misc.Launcher沒有源碼，大家將就看看反編譯的代碼吧。如果想看sun.*包下的類源碼，大家可以下載openjdk來查看。?

1 public Launcher(){2 ExtClassLoader extclassloader;3 try{4 extclassloader = ExtClassLoader.getExtClassLoader();5 }6 catch(IOException ioexception) {7 throw new InternalError("Could not create extension class loader");8 }9 try{ 10 loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extclassloader); 11 } 12 catch(IOException ioexception1){ 13 throw new InternalError("Could not create application class loader"); 14 } 15 Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); 16 String s = System.getProperty("java.security.manager"); 17 if(s != null){ 18 SecurityManager securitymanager = null; 19 if("".equals(s) || "default".equals(s)) 20 securitymanager = new SecurityManager(); 21 else 22 try{ 23 securitymanager = (SecurityManager)loader.loadClass(s).newInstance(); 24 } 25 catch(IllegalAccessException illegalaccessexception) { } 26 catch(InstantiationException instantiationexception) { } 27 catch(ClassNotFoundException classnotfoundexception) { } 28 catch(ClassCastException classcastexception) { } 29 if(securitymanager != null) 30 　　System.setSecurityManager(securitymanager); 31 else 32 　　 throw new InternalError((new StringBuilder()).append("Could not create SecurityManager: ").append(s).toString()); 33 } 34 }

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可以看到在Launcher構造函數的執行過程如下：

通過ExtClassLoader.getExtClassLoader()創建了ExtClassLoader；

通過AppClassLoader.getAppClassLoader(ExtClassLoader)創建了AppClassLoader，并將ExtClassLoader設為AppClassLoader的parent?ClassLoader；

通過Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader)把AppClassLoader設為線程的上下文 ClassLoader；

根據jvm參數-Djava.security.manager創建安全管理器（安全管理器的相關內容會在后續博客安全管理器及Java API中介紹），此時jvm會設置系統屬性"java.security.manager"為空字符串""。

再貼下ExtClassLoader源碼：?

1 static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {2 private File[] dirs;3 4 public static ExtClassLoader getExtClassLoader() throws IOException {5 // 用調getExtDirs()方法取獲配置的擴展類路徑6 final File[] dirs = getExtDirs();7 try {8 // 應用getExtDirs()方法返回的路徑生成一個新的ClassLoader實例9 return (ExtClassLoader) AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() { 10 public Object run() throws IOException { 11 int len = dirs.length; 12 for (int i = 0; i < len; i++) { 13 MetaIndex.registerDirectory(dirs[i]); 14 } 15 return new ExtClassLoader(dirs); 16 } 17 }); 18 } catch (java.security.PrivilegedActionException e) { 19 throw (IOException) e.getException(); 20 } 21 } 22 23 24 // 再看這個方法 25 private static File[] getExtDirs() { 26 // 取獲配置的擴展類路徑 27 String s = System.getProperty("java.ext.dirs"); 28 File[] dirs; 29 if (s != null) { 30 StringTokenizer st = new StringTokenizer(s, File.pathSeparator); 31 int count = st.countTokens(); 32 dirs = new File[count]; 33 for (int i = 0; i < count; i++) { 34 dirs[i] = new File(st.nextToken()); 35 } 36 } else { 37 dirs = new File[0]; 38 } 39 return dirs; 40 } 41 42 // 其他碼代略 43 ... 44 }

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反編譯的源碼，大家將就看下；這里大家關注下getExtDirs()這個方法，它會獲取屬性"java.ext.dirs"所對應的值，然后通過系統分隔符分割，然后加載分割后的字符串對應的目錄作為ClassLoader的類加載庫。

下面看看AppClassLoader源碼：

1 public static ClassLoader getAppClassLoader(ClassLoader classloader) throws IOException{2 String s = System.getProperty("java.class.path");3 File afile[] = s != null ? Launcher.getClassPath(s) : new File[0];4 return (AppClassLoader)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction(s, afile, classloader) {5 public Object run() {6 URL aurl[] = s != null ? Launcher.pathToURLs(path) : new URL[0];7 return new AppClassLoader(aurl, extcl);8 }9 10 final String val$s; 11 final File val$path[]; 12 final ClassLoader val$extcl; 13 14 { 15 s = s1; 16 path = afile; 17 extcl = classloader; 18 super(); 19 } 20 }); 21 }

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首先獲取"java.class.path"對應的屬性，并轉換為URL[]并設置為ClassLoader的類加載庫，注意這里的方法入參classloader就是ExtClassLoader，在創AppClassLoader會傳入ExtClassLoader作為parent?ClassLoader。

上面就是ClassLoader的啟動和初始化過程，后面會把loader作為應用程序的默認ClassLoader使用，看下面的測試用例:

1 public static void main(String... args) { 2 ClassLoader loader = Test.class.getClassLoader(); 3 System.err.println(loader); 4 while (loader != null) { 5 loader = loader.getParent(); 6 System.err.println(loader); 7 } 8 }

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可以看到ClassLoader的層次結構，輸出結果為：

ClassLoader雙親委派機制源碼

前面談到了ClassLoader的幾類加載器，而ClassLoader使用雙親委派機制來加載class文件的。

ClassLoader的雙親委派機制是這樣的（這里先忽略掉自定義類加載器CustomClassLoader）：

當AppClassLoader加載一個class時，它首先不會自己去嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給父類加載器ExtClassLoader去完成。

當ExtClassLoader加載一個class時，它首先也不會自己去嘗試加載這個類，而是把類加載請求委派給BootStrapClassLoader去完成。

如果BootStrapClassLoader加載失敗（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到該class），會使用ExtClassLoader來嘗試加載；

若ExtClassLoader也加載失敗，則會使用AppClassLoader來加載，如果AppClassLoader也加載失敗，則會報出異常ClassNotFoundException。

下面貼下ClassLoader的loadClass(String name, boolean resolve)源碼：

1 protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {2 // First, check if the class has already been loaded3 Class c = findLoadedClass(name);4 if (c == null) {5 try {6 if (parent != null) {7 c = parent.loadClass(name, false);8 } else {9 c = findBootstrapClassOrNull(name); 10 } 11 } catch (ClassNotFoundException e) { 12 // ClassNotFoundException thrown if class not found 13 // from the non-null parent class loader 14 } 15 if (c == null) { 16 // If still not found, then invoke findClass in order 17 // to find the class. 18 c = findClass(name); 19 } 20 } 21 if (resolve) { 22 resolveClass(c); 23 } 24 return c; 25 }

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代碼很明朗：首先找緩存（findLoadedClass），沒有的話就判斷有沒有parent，有的話就用parent來遞歸的loadClass，然而ExtClassLoader并沒有設置parent，則會通過findBootstrapClassOrNull來加載class，而findBootstrapClassOrNull則會通過JNI方法”private native Class findBootstrapClass(String name)“來使用BootStrapClassLoader來加載class。

然后如果parent未找到class，則會調用findClass來加載class，findClass是一個protected的空方法，可以覆蓋它以便自定義class加載過程。

另外，雖然ClassLoader加載類是使用loadClass方法，但是鼓勵用 ClassLoader 的子類重寫 findClass(String)，而不是重寫loadClass，這樣就不會覆蓋了類加載默認的雙親委派機制。

雙親委派機制為什么安全

前面談到雙親委派機制是為了安全而設計的，但是為什么就安全了呢？舉個例子，ClassLoader加載的class文件來源很多，比如編譯器編譯生成的class、或者網絡下載的字節碼。而一些來源的class文件是不可靠的，比如我可以自定義一個java.lang.Integer類來覆蓋jdk中默認的Integer類，例如下面這樣：

1 package java.lang;2 3 /**4 * hack5 */6 public class Integer {7 public Integer(int value) {8 System.exit(0);9 } 10 }

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初始化這個Integer的構造器是會退出JVM，破壞應用程序的正常進行，如果使用雙親委派機制的話該Integer類永遠不會被調用，以為委托BootStrapClassLoader加載后會加載JDK中的Integer類而不會加載自定義的這個，可以看下下面這測試個用例：

1 public static void main(String... args) { 2 Integer i = new Integer(1); 3 System.err.println(i); 4 }

執行時JVM并未在new Integer(1)時退出，說明未使用自定義的Integer，于是就保證了安全性。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java类加载-ClassLoader双亲委派机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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