Java虚拟机JVM学习05 类加载器的父委托机制
Java虚拟机JVM学习05 类加载器的父委托机制
类加载器
类加载器用来把类加载到Java虚拟机中。
类加载器的类型
有两种类型的类加载器：
1.JVM自带的加载器：
根类加载器(Bootstrap)
扩展类加载器(Extension)
系统类加载器(System)
2.用户自定义的类加载器：
java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式。
JVM自带的加载器
Java虚拟机自带了以下几种加载器。
1.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。
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，它是用C++写的。
2.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。
3.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。
注意：这里的父加载器概念并不是指类的继承关系，子加载器不一定继承了父加载器（其实是组合的关系）。
用户自定义类加载器
除了以上虚拟机自带的类加载器以外，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都应该继承ClassLoader类。
类加载的父委托机制
从JDK 1.2版本开始，类的加载过程采用父亲委托机制，这种机制能更好地保证Java平台的安全。
在父委托机制中，除了Java虚拟机自带的根类加载器以外，其余的类加载器都有且只有一个父加载器，各个加载器按照父子关系形成了树形结构。
当Java程序请求加载器loader1加载Sample类时，loader1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loader1本身加载Sample类。
说明具体过程的一个例子：
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加载，扩展类加载器再请求根类加载器代为加载。
若根类加载器和扩展类加载器都不能加载，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再返回给loader2，从而成功将Sample类加载进虚拟机。
若系统加载器不能加载Sample类，则loader1尝试加载Sample类，若loader1也不能成功加载，则loader2尝试加载。
若所有的父加载器及loader2本身都不能加载，则抛出ClassNotFoundException异常。
总结下来就是：
每个加载器都优先尝试用父类加载，若父类不能加载则自己尝试加载；若成功则返回Class对象给子类，若失败则告诉子类让子类自己加载。所有都失败则抛出异常。
定义类加载器和初始类加载器
若有一个类加载器能成功加载Sample类，那么这个类加载器被称为定义类加载器。
所有能成功返回Class对象的引用的类加载器(包括定义类加载器，即包括定义类加载器和它下面的所有子加载器)都被称为初始类加载器。
假设loader1实际加载了Sample类，则loader1为Sample类的定义类加载器，loader2和loader1为Sample类的初始类加载器。
父子关系
需要指出的是，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。
例如loader1和loader2都是MyClassLoader类的实例，并且loader2包装了loader1，loader1是loader2的父加载器。
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(ClassLoader构造方法无参数)，那么系统类加载器就将成为该类加载器的父加载器。
父委托机制优点
父亲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。
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。
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包的类才能互相访问包可见(即默认访问级别)的类和类成员。
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类java.lang.Spy，并由用户自定义的类加载器加载，由于java.lang.Spy和核心类库java.lang.*由不同的类加载器加载，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。
参考资料
圣思园张龙老师Java SE系列视频教程。
