java的双亲委派模型

<think>我们正在讨论Java中的双亲委派模型及其工作原理。根据引用内容，双亲委派模型是Java类加载机制中的一种重要模型，它通过特定的层次结构和委派机制来确保类的唯一性和安全性。首先，类加载器之间的层次关系被称为双亲委派模型。该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应该有自己的父类加载器（通过组合关系实现）。类加载器在加载类时，首先会委托给父类加载器去尝试加载，只有当父类加载器无法完成加载时，才由自己来加载。双亲委派模型的工作过程如下：1.当一个类加载器收到类加载请求时，它不会自己先尝试加载，而是将这个请求委派给父类加载器完成。2.每一层的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都会传送到顶层的启动类加载器。3.只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。双亲委派模型的好处是：-确保核心库的类型安全：例如`java.lang.Object`类，无论哪一个类加载器要加载这个类，最终都会委派给启动类加载器加载，这样就保证了Object类在各种类加载器环境中都是同一个类。-避免重复加载：父类加载器已经加载的类，子类加载器不会再加载。-防止核心API被篡改：如果没有双亲委派模型，用户自定义了一个`java.lang.Object`类，那么系统中就会出现多个不同的Object类，导致混乱。在Java中，类加载器分为几种（引用中提到了四种，但通常我们分为三种）：1.启动类加载器（BootstrapClassLoader）：加载JAVA_HOME/lib目录下的核心类库，如rt.jar。它是虚拟机的一部分，由C++实现，不是Java类。2.扩展类加载器（ExtensionClassLoader）：负责加载JAVA_HOME/lib/ext目录下的扩展类。3.应用程序类加载器（ApplicationClassLoader）：也称为系统类加载器，负责加载用户类路径（ClassPath）上的类库。另外，用户也可以自定义类加载器。双亲委派模型的实现代码（在`java.lang.ClassLoader`中）主要体现在`loadClass`方法中。下面是该方法的一个简化描述：```javaprotectedClass<?>loadClass(Stringname,booleanresolve)throwsClassNotFoundException{synchronized(getClassLoadingLock(name)){//首先，检查类是否已经被加载Class<?>c=findLoadedClass(name);if(c==null){try{if(parent!=null){//如果有父加载器，则委派给父加载器加载c=parent.loadClass(name,false);}else{//如果没有父加载器，则委派给启动类加载器c=findBootstrapClassOrNull(name);}}catch(ClassNotFoundExceptione){//父加载器无法加载，捕获异常但不处理，继续往下执行}if(c==null){//如果父加载器没有加载到，则调用自己的findClass方法进行加载c=findClass(name);}}if(resolve){resolveClass(c);}returnc;}}```在双亲委派模型中，类加载器在加载类时，会先递归地委托给父类加载器，直到启动类加载器。如果父类加载器不能加载，子类加载器才会尝试加载。这样保证了同一个类不会被不同的类加载器重复加载，从而保证了类的唯一性。此外，每个类加载器都有一个独立的类名称空间。因此，两个类是否相等，不仅取决于类本身，还取决于加载它们的类加载器。也就是说，同一个类文件被不同的类加载器加载，它们就是不同的类。双亲委派模型是Java安全模型的一部分，但也存在一些缺陷。例如，基础类型需要调用回用户的代码（如SPI服务发现机制），这时就需要打破双亲委派模型。Java提供了线程上下文类加载器（ThreadContextClassLoader）来解决这类问题。总结：双亲委派模型是Java类加载机制的核心，它通过层次化的委派机制保证了类的唯一性和安全性，避免核心类被篡改，并防止了重复加载。</think>### Java双亲委派模型工作原理详解 #### **一、双亲委派模型的核心机制** 双亲委派模型是Java类加载的核心规则，其工作流程如下： 1. **层次结构** - 类加载器分为四层（由高到低）： - **启动类加载器**（Bootstrap ClassLoader）：加载`JAVA_HOME/lib`核心库（如`rt.jar`） - **扩展类加载器**（Extension ClassLoader）：加载`JAVA_HOME/lib/ext`扩展库 - **应用程序类加载器**（Application ClassLoader）：加载用户类路径（ClassPath）的类 - **自定义类加载器**：用户实现的加载器 - 父子关系通过**组合**实现（非继承），子加载器持有父加载器的引用[^2] 2. **委派流程** ```mermaid graph TD A[子类加载器收到请求] --> B{是否已加载？} B -- 是 --> C[返回已加载类] B -- 否 --> D[委派父加载器] D --> E{父加载器能否完成？} E -- 能 --> F[返回父加载结果] E -- 否 --> G[子加载器自行加载] ``` - **关键规则**：子加载器必须先将请求委派给父加载器，只有父加载器无法完成时（如不在其搜索范围），子加载器才会尝试加载[^1][^2] #### **二、工作原理解析** 以加载`java.lang.Object`为例： 1. 用户自定义加载器收到请求 → 委派给应用程序类加载器 2. 应用程序类加载器委派给扩展类加载器 3. 扩展类加载器委派给启动类加载器 4. 启动类加载器在`rt.jar`中找到并加载`Object`类 → 逐层返回结果 $$ \text{加载路径：} \text{自定义} \to \text{应用} \to \text{扩展} \to \text{启动} $$ #### **三、核心价值与优势** 1. **安全性保障** - 防止核心API被篡改（如用户伪造`java.lang.Object`类）[^1] - 确保核心类库由可信加载器加载 2. **类唯一性保证** - 类的身份由**加载器+类全名**共同确定 - 不同加载器加载的相同类文件，JVM视为不同类[^3] ```java // 示例：不同加载器加载的String比较 Class<?> strClass1 = loader1.loadClass("java.lang.String"); Class<?> strClass2 = loader2.loadClass("java.lang.String"); System.out.println(strClass1 == strClass2); // 输出false ``` 3. **避免重复加载** - 父加载器已加载的类，子加载器不会重复加载 #### **四、关键代码实现** 在`ClassLoader.loadClass()`中的逻辑： ```java protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 1. 检查是否已加载 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { // 2. 委派父加载器 if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 父加载器无法完成 } // 3. 自行加载 if (c == null) { c = findClass(name); } } return c; } } ``` #### **五、打破双亲委派的场景** 在特定场景需绕过该模型： 1. **SPI机制**（如JDBC驱动加载） - 使用线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader） 2. **热部署需求** - 自定义加载器重写`loadClass()`方法 3. **OSGi模块化** - 实现网状加载结构 > **本质矛盾**：基础类需调用用户代码时，必须打破委派链[^4] --- ### 相关问题 1. **双亲委派模型如何解决类冲突问题？** *例如用户自定义了`java.lang.String`类会怎样？* 2. **哪些场景需要打破双亲委派模型？** *请结合JDBC驱动加载的实例说明* 3. **自定义类加载器的实现要点是什么？** *需要重写哪些关键方法？* 4. **不同类加载器加载的类如何实现隔离？** *解释JVM中"类全名+加载器=唯一标识"的原理* 5. **双亲委派模型在模块化系统（如JPMS）中有何变化？** *比较与传统模型的差异* [^1]: 双亲委派模型确保核心类由启动加载器加载，避免用户篡改核心类库 [^2]: 类加载器通过组合实现父子关系，形成层级委派链 [^3]: 类在JVM的唯一性由类加载器和类全名共同决定 [^4]: `ClassLoader`的`loadClass()`和`findClass()`是扩展关键点