轉載自? ?【JVM】淺談雙親委派和破壞雙親委派

一、前言

筆者曾經閱讀過周志明的《深入理解Java虛擬機》這本書，閱讀完后自以為對jvm有了一定的了解，然而當真正碰到問題的時候，才發現自己讀的有多粗糙，也體會到只有實踐才能加深理解，正應對了那句話——“Talk is cheap, show me the code”。前段時間，筆者同事提出了一個關于類加載器破壞雙親委派的問題，以我們常見到的數據庫驅動Driver為例，為什么要實現破壞雙親委派，下面一起來重溫一下。

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二、雙親委派

想要知道為什么要破壞雙親委派，就要先從什么是雙親委派說起，在此之前，我們先要了解一些概念：

• 對于任意一個類，都需要由加載它的類加載器和這個類本身來一同確立其在Java虛擬機中的唯一性。

什么意思呢？我們知道，判斷一個類是否相同，通常用equals()方法，isInstance()方法和isAssignableFrom()方法。來判斷，對于同一個類，如果沒有采用相同的類加載器來加載，在調用的時候，會產生意想不到的結果：

public class DifferentClassLoaderTest {public static void main(String[] args) throws Exception {ClassLoader classLoader = new ClassLoader() {@Overridepublic Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {String fileName = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";InputStream stream = getClass().getResourceAsStream(fileName);if (stream == null) {return super.loadClass(name);}try {byte[] b = new byte[stream.available()];// 將流寫入字節數組b中stream.read(b);return defineClass(name, b, 0, b.length);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return super.loadClass(name);}};Object obj = classLoader.loadClass("jvm.DifferentClassLoaderTest").newInstance();System.out.println(obj.getClass());System.out.println(obj instanceof DifferentClassLoaderTest);} }

輸出結果：

class jvm.DifferentClassLoaderTest false

如果在通過classLoader實例化的使用，直接轉化成DifferentClassLoaderTest對象：

DifferentClassLoaderTest obj = (DifferentClassLoaderTest) classLoader.loadClass("jvm.DifferentClassLoaderTest").newInstance();

就會直接報java.lang.ClassCastException:，因為兩者不屬于同一類加載器加載，所以不能轉化！

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2.1、為什么需要雙親委派

基于上述的問題：如果不是同一個類加載器加載，即時是相同的class文件，也會出現判斷不想同的情況，從而引發一些意想不到的情況，為了保證相同的class文件，在使用的時候，是相同的對象，jvm設計的時候，采用了雙親委派的方式來加載類。

雙親委派：如果一個類加載器收到了加載某個類的請求,則該類加載器并不會去加載該類,而是把這個請求委派給父類加載器,每一個層次的類加載器都是如此,因此所有的類加載請求最終都會傳送到頂端的啟動類加載器;只有當父類加載器在其搜索范圍內無法找到所需的類,并將該結果反饋給子類加載器,子類加載器會嘗試去自己加載。

這里有幾個流程要注意一下：

子類先委托父類加載

父類加載器有自己的加載范圍，范圍內沒有找到，則不加載，并返回給子類

子類在收到父類無法加載的時候，才會自己去加載

jvm提供了三種系統加載器：

啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）：C++實現，在java里無法獲取，負責加載/lib下的類。

擴展類加載器（Extension ClassLoader）： Java實現，可以在java里獲取，負責加載/lib/ext下的類。

系統類加載器/應用程序類加載器（Application ClassLoader）：是與我們接觸對多的類加載器，我們寫的代碼默認就是由它來加載，ClassLoader.getSystemClassLoader返回的就是它。

附上三者的關系：

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2.2、雙親委派的實現

雙親委派的實現其實并不復雜，其實就是一個遞歸，我們一起來看一下ClassLoader里的代碼：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)throws ClassNotFoundException{// 同步上鎖synchronized (getClassLoadingLock(name)) {// 先查看這個類是不是已經加載過Class<?> c = findLoadedClass(name);if (c == null) {long t0 = System.nanoTime();try {// 遞歸，雙親委派的實現，先獲取父類加載器，不為空則交給父類加載器if (parent != null) {c = parent.loadClass(name, false);// 前面提到，bootstrap classloader的類加載器為null，通過find方法來獲得} else {c = findBootstrapClassOrNull(name);}} catch (ClassNotFoundException e) {}if (c == null) {// 如果還是沒有獲得該類，調用findClass找到類long t1 = System.nanoTime();c = findClass(name);// jvm統計sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}// 連接類if (resolve) {resolveClass(c);}return c;}}

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三、破壞雙親委派

3.1、為什么需要破壞雙親委派？

因為在某些情況下父類加載器需要委托子類加載器去加載class文件。受到加載范圍的限制，父類加載器無法加載到需要的文件，以Driver接口為例，由于Driver接口定義在jdk當中的，而其實現由各個數據庫的服務商來提供，比如mysql的就寫了MySQL?Connector，那么問題就來了，DriverManager（也由jdk提供）要加載各個實現了Driver接口的實現類，然后進行管理，但是DriverManager由啟動類加載器加載，只能記載JAVA_HOME的lib下文件，而其實現是由服務商提供的，由系統類加載器加載，這個時候就需要啟動類加載器來委托子類來加載Driver實現，從而破壞了雙親委派，這里僅僅是舉了破壞雙親委派的其中一個情況。

3.2、破壞雙親委派的實現

我們結合Driver來看一下在spi（Service Provider Inteface）中如何實現破壞雙親委派。

先從DriverManager開始看，平時我們通過DriverManager來獲取數據庫的Connection：

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/testdb"; Connection conn = java.sql.DriverManager.getConnection(url, "root", "root");

在調用DriverManager的時候，會先初始化類，調用其中的靜態塊：

static {loadInitialDrivers();println("JDBC DriverManager initialized"); }private static void loadInitialDrivers() {...// 加載Driver的實現類AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {public Void run() {ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();try{while(driversIterator.hasNext()) {driversIterator.next();}} catch(Throwable t) {}return null;}});... }

為了節約空間，筆者省略了一部分的代碼，重點來看一下ServiceLoader.load(Driver.class)：

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {// 獲取當前線程中的上下文類加載器ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();return ServiceLoader.load(service, cl); }

可以看到，load方法調用獲取了當前線程中的上下文類加載器，那么上下文類加載器放的是什么加載器呢？

public Launcher() {...try {this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);} catch (IOException var9) {throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);}Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);... }

在sun.misc.Launcher中，我們找到了答案，在Launcher初始化的時候，會獲取AppClassLoader，然后將其設置為上下文類加載器，而這個AppClassLoader，就是之前上文提到的系統類加載器Application ClassLoader，所以上下文類加載器默認情況下就是系統加載器。

繼續來看下ServiceLoader.load(service, cl)：

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,ClassLoader loader){return new ServiceLoader<>(service, loader); }private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");// ClassLoader.getSystemClassLoader()返回的也是系統類加載器loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;reload(); }public void reload() {providers.clear();lookupIterator = new LazyIterator(service, loader); }

上面這段就不解釋了，比較簡單，然后就是看LazyIterator迭代器：

private class LazyIterator implements Iterator<S>{// ServiceLoader的iterator()方法最后調用的是這個迭代器里的nextpublic S next() {if (acc == null) {return nextService();} else {PrivilegedAction<S> action = new PrivilegedAction<S>() {public S run() { return nextService(); }};return AccessController.doPrivileged(action, acc);}}private S nextService() {if (!hasNextService())throw new NoSuchElementException();String cn = nextName;nextName = null;Class<?> c = null;// 根據名字來加載類try {c = Class.forName(cn, false, loader);} catch (ClassNotFoundException x) {fail(service,"Provider " + cn + " not found");}if (!service.isAssignableFrom(c)) {fail(service,"Provider " + cn + " not a subtype");}try {S p = service.cast(c.newInstance());providers.put(cn, p);return p;} catch (Throwable x) {fail(service,"Provider " + cn + " could not be instantiated",x);}throw new Error(); // This cannot happen}public boolean hasNext() {if (acc == null) {return hasNextService();} else {PrivilegedAction<Boolean> action = new PrivilegedAction<Boolean>() {public Boolean run() { return hasNextService(); }};return AccessController.doPrivileged(action, acc);}}private boolean hasNextService() {if (nextName != null) {return true;}if (configs == null) {try {// 在classpath下查找META-INF/services/java.sql.Driver名字的文件夾// private static final String PREFIX = "META-INF/services/";String fullName = PREFIX + service.getName();if (loader == null)configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);elseconfigs = loader.getResources(fullName);} catch (IOException x) {fail(service, "Error locating configuration files", x);}}while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {if (!configs.hasMoreElements()) {return false;}pending = parse(service, configs.nextElement());}nextName = pending.next();return true;}}

好了，這里基本就差不多完成整個流程了，一起走一遍：

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四、總結

Driver剩余的加載過程就省略了，有興趣的園友可以繼續深入了解一下，不得不說，jvm博大精深，看起來容易，真正到了用起來才發現各種問題，也只有實踐才能加深理解，最后謝謝各位園友觀看，如果有描述不對的地方歡迎指正，與大家共同進步！

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參考部分：

• https://blog.csdn.net/yangcheng33/article/details/52631940
• 周志明-《深入理解JAVA虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【JVM】浅谈双亲委派和破坏双亲委派的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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