Java類加載器與雙親委派機制怎么應(yīng)用

這篇文章主要講解了“Java類加載器與雙親委派機制怎么應(yīng)用”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Java類加載器與雙親委派機制怎么應(yīng)用”吧！

引子

大家想必都有過平時開發(fā)springboot 項目的時候稍微改動一點代碼，就得重啟，就很煩

網(wǎng)上一般介紹 2種方式 spring-boot-devtools,或者通過JRebel插件 來實現(xiàn)"熱部署"

熱部署就是當應(yīng)用正在運行時，修改應(yīng)用不需要重啟應(yīng)用。

其中 spring-boot-devtools其實是自動重啟，主要是節(jié)省了我們手動點擊重啟的時間，不算真正意義上的熱部署。JRebel插件啥都好，就是需要收費

但如果平時我們在調(diào)試debug的情況下，只是在方法塊內(nèi)代碼修改了一下，我們還得重啟項目，就很浪費時間。這個時候我們其實可以直接build ，不重啟項目，即可 實現(xiàn)熱部署。

我們先來寫一個例子演示一下：

@RestController
public class TestController {
    @RequestMapping(value = "/test",method = {RequestMethod.GET, RequestMethod.POST})
    public void testclass() {
        String name = "zj";
        int weight = 100;
        System.out.println("name:"+ name);
        System.out.println("weight: "+weight);
    }
}

結(jié)果：

name:zj weight: 100

修改代碼，然后直接build項目，不重啟項目，我們再請求這個測試接口：

String name = "ming";
int weight = 300;

神奇的一幕出現(xiàn)了，結(jié)果為：

name:ming weight: 300

當我們修改.java文件，只需重新生成對應(yīng)的.class文件，就能影響到程序運行結(jié)果， 無需重啟，Why? 背后JVM的操作原理且看本文娓娓道來。

了解.class文件

首先我們得先了解一下 什么是.class文件

舉個簡單的例子，創(chuàng)建一個Person類：

public class Person {
    /**
     * 狀態(tài) or 屬性
     */
    String name;//姓名
    String sex;//性別
    int height;//身高
    int weight;//體重
    
    /**
     * 行為
     */
    public void sleep(){
     System.out.println(this.name+"--"+ "睡覺");
 }
    public void eat(){
        System.out.println("吃飯");
    }
    public void Dance(){
        System.out.println("跳舞");
    }
}

我們執(zhí)行javac命令，生成Person.class文件

然后我們通過vim 16進制 打開它

#打開file文件
vim Person.class 

#在命令模式下輸入.. 以16進制顯示
 :%!xxd
 
#在命令模式下輸入.. 切換回默認顯示
:%!xxd -r

不同的操作系統(tǒng)，不同的 CPU 具有不同的指令集，JAVA能做到平臺無關(guān)性，依靠的就是 Java 虛擬機。.java源碼是給人類讀的，而.class字節(jié)碼是給JVM虛擬機讀的，計算機只能識別 0 和 1組成的二進制文件，所以虛擬機就是我們編寫的代碼和計算機之間的橋梁。

虛擬機將我們編寫的 .java 源程序文件編譯為 字節(jié)碼 格式的 .class 文件，字節(jié)碼是各種虛擬機與所有平臺統(tǒng)一使用的程序存儲格式，class文件主要用于解決平臺無關(guān)性的中間文件

類加載的過程

在之前的一篇文章談?wù)凧AVA中對象和類、this、super和static關(guān)鍵字中，我們知曉 Java 是如何創(chuàng)建對象的

 Person zhang = new Person();

雖然我們寫的時候是簡單的一句，但是JVM內(nèi)部的實現(xiàn)過程卻是復(fù)雜的：

• 將硬盤上指定位置的Person.class文件加載進內(nèi)存

• 執(zhí)行main方法時，在棧內(nèi)存中開辟了main方法的空間（壓棧-進棧），然后在main方法的棧區(qū)分配了一個變量zhang。

• 執(zhí)行new，在堆內(nèi)存中開辟一個 實體類的 空間，分配了一個內(nèi)存首地址值

• 調(diào)用該實體類對應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)，進行初始化（如果沒有構(gòu)造函數(shù)，Java會補上一個默認構(gòu)造函數(shù)）。

• 將實體類的 首地址賦值給zhang，變量zhang就引用了該實體。（指向了該對象）

類加載過程

其中 上圖步驟1 Classloader(類加載器) 將class文件加載到內(nèi)存中具體分為3個步驟：加載、連接、初始化

類的生命周期一般有如下圖有7個階段，其中階段1-5為類加載過程，驗證、準備、解析統(tǒng)稱為連接

類的生命周期

1.加載

加載階段：指的是將類對應(yīng)的.class文件中的二進制字節(jié)流讀入到內(nèi)存中，將這個字節(jié)流轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class 對象，作為對方法區(qū)中這些數(shù)據(jù)的訪問入口

相對于類加載的其他階段而言，加載階段（準確地說，是加載階段獲取類的二進制字節(jié)流的動作）是我們最可以控制的階段，因為開發(fā)人員既可以使用系統(tǒng)提供的類加載器來完成加載，也可以自定義類加載器來完成加載。這個我們文章后面再詳細講

2.驗證

驗證階段：校驗字節(jié)碼文件正確性。這一階段的目的是為了確保Class文件的字節(jié)流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，并且不會危害虛擬機自身的安全。

這部分對開發(fā)者而言是無法干預(yù)的，以下內(nèi)容了解即可

驗證階段大致會完成4個階段的檢驗動作：

文件格式驗證：驗證字節(jié)流是否符合Class文件格式的規(guī)范；例如：是否以0xCAFEBABE開頭、主次版本號是否在當前虛擬機的處理范圍之內(nèi)、常量池中的常量是否有不被支持的類型。

元數(shù)據(jù)驗證：對字節(jié)碼描述的信息進行語義分析（注意：對比javac編譯階段的語義分析），以保證其描述的信息符合Java語言規(guī)范的要求；例如：這個類是否有父類，除了java.lang.Object之外。

字節(jié)碼驗證：通過數(shù)據(jù)流和控制流分析，確定程序語義是合法的、符合邏輯的。

符號引用驗證：確保解析動作能正確執(zhí)行。

驗證階段是非常重要的，但不是必須的，它對程序運行期沒有影響，如果所引用的類經(jīng)過反復(fù)驗證，那么可以考慮采用-Xverifynone參數(shù)來關(guān)閉大部分的類驗證措施，以縮短虛擬機類加載的時間。

3.準備

準備階段：為類變量(static 修飾的變量)分配內(nèi)存，并將其初始化為默認值

注意此階段僅僅是為類變量 即靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認值

舉個例子，在這個準備階段：

static int value = 3;//類變量 初始化，設(shè)為默認值 0，不是 3哦 ?。。?
int num = 4;//類成員變量，在這個階段不初始化；在 new類，調(diào)用對應(yīng)類的構(gòu)造函數(shù)才進行初始化
final static valFin = 5;//這個比較特殊，在這個階段也不會分配內(nèi)存?。?！

注意: valFin 是被final static修飾的常量在 **編譯 **的時候已分配好了，所以在準備階段 此時的值為5，所以在這個階段也不會初始化！

4.解析

解析階段：是虛擬機將常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程，解析動作主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調(diào)用點限定符7類符號引用進行。

符號引用就是一組符號來描述目標，可以是任何字面量。

直接引用就是直接指向目標的指針、相對偏移量或一個間接定位到目標的句柄。

這個階段了解一下即可

5.初始化

直到初始化階段，Java虛擬機才真正開始執(zhí)行類中編寫的Java程序代碼，將主導(dǎo)權(quán)移交給應(yīng)用程序。

初始化階段 是類加載過程的最后一個步驟，之前介紹的幾個類加載的動作里，除了在加載階段用戶應(yīng)用程序可以通過自定義類加載器的方式局部參與外，其余動作都完全由Java虛擬機來主導(dǎo)控 制。

Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇煞譃閮煞N：主動使用與被動使用。一般來說只有當對類的首次主動使用的時候才會導(dǎo)致類的初始化，所以主動使用又叫做類加載過程中“初始化”開始的時機。

類實例初始化方式，主要是以下幾種：

1、創(chuàng)建類的實例，也就是new的方式

2、訪問某個類或接口的靜態(tài)變量，或者對該靜態(tài)變量賦值

3、調(diào)用類的靜態(tài)方法

4、反射（如Class.forName("com.test.Person")）

5、初始化某個類的子類，則其父類也會被初始化

6、Java虛擬機啟動時被標明為啟動類的類（JavaTest），還有就是Main方法的類會 首先被初始化

這邊就不展開說了，大家記住即可

6.使用

當JVM完成初始化階段之后，JVM便開始從入口方法開始執(zhí)行用戶的程序代碼

7.卸載

當用戶程序代碼執(zhí)行完畢后，JVM便開始銷毀創(chuàng)建的Class對象，最后負責運行的JVM也退出內(nèi)存

在如下幾種情況下，Java虛擬機將結(jié)束生命周期

執(zhí)行了System.exit()方法

程序正常執(zhí)行結(jié)束

程序在執(zhí)行過程中遇到了異?；蝈e誤而異常終止

由于操作系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致Java虛擬機進程終止

類加載器 與 雙親委派機制

上文類加載過程中，是需要類加載器的參與，類加載器在Java中非常重要，它使得 Java 類可以被動態(tài)加載到 Java 虛擬機中并執(zhí)行

那什么是類加載器？通過一個類的全限定名來獲取描述此類的二進制字節(jié)流到JVM中，然后轉(zhuǎn)換為一個與目標類對應(yīng)的java.lang.Class對象實例

Java虛擬機支持類加載器的種類：主要包括3中：引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader）、擴展類加載器（Extension ClassLoader）、應(yīng)用類加載器（系統(tǒng)類加載器，AppClassLoader)，另外我們還可以自定義加載器-用戶自定義類加載器

• 引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader）：BootStrapClassLoader是由c++實現(xiàn)的。引導(dǎo)類加載器加載java運行過程中的核心類庫JRE＼lib＼rt.jar，sunrsasign.jar， charsets.jar， jce.jar， jsse.jar， plugin.jar 以及存放 在JRE＼classes里的類，也就是JDK提供的類等常見的比如：Object、Stirng、List等

• 擴展類加載器（Extension ClassLoader）：它用來加載/jre/lib/ext目錄以及java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的類路徑下的類。

• 應(yīng)用類加載器（AppClassLoader)：它主要加載應(yīng)用程序ClassPath下的類（包含jar包中的類）。它是java應(yīng)用程序默認的類加載器。其實就是加載我們一般開發(fā)使用的類

• 用戶自定義類加載器：用戶根據(jù)自定義需求，自由的定制加載的邏輯，只需繼承應(yīng)用類加載器AppClassLoader，負責加載用戶自定義路徑下的class字節(jié)碼文件

• 線程上下文類加載器：除了以上列舉的三種類加載器，其實還有一種比較特殊的類型就是線程上下文類加載器。ThreadContextClassLoader可以是上述類加載器的任意一種，這個我們下文再細說

我們來看一個例子：

public class TestClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader classLoader = TestClassLoader.class.getClassLoader();
        System.out.println(classLoader);
        System.out.println(classLoader.getParent());//獲取其父類加載器
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());//獲取父類的父類加載器
    }
}

結(jié)果：

sun.misc.Launcher
ExtClassLoader@5caf905d null

結(jié)果顯示分別打印應(yīng)用類加載器、擴展類加載器和引導(dǎo)類加載器

由于 引導(dǎo)類加載器 是由c++實現(xiàn)的，所以并不存在一個Java的類，因此會打印出null

我們還可以看到結(jié)果里面打印了 sun.misc.Launcher，這個是什么東東？

其實Launcher是JRE中用于啟動程序入口main()的類，我們看下Launcher的源碼：

public class Launcher {
    private static Launcher launcher = new Launcher();
    private static String bootClassPath =
        System.getProperty("sun.boot.class.path");

    public static Launcher getLauncher() {
        return launcher;
    }

    private ClassLoader loader;

    public Launcher() {
        // Create the extension class loader
        ClassLoader extcl;
        try {
            extcl = ExtClassLoader.getExtClassLoader(); //加載擴展類類加載器
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create extension class loader", e);
        }

        // Now create the class loader to use to launch the application
        try {
            loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);//加載應(yīng)用程序類加載器,并設(shè)置parent為extClassLoader
        } catch (IOException e) {
            throw new InternalError(
                "Could not create application class loader", e);
        }

        Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); //設(shè)置AppClassLoader為線程上下文類加載器
    }

    /*
     * Returns the class loader used to launch the main application.
     */
    public ClassLoader getClassLoader() {
        return loader;
    }
    /*
     * The class loader used for loading installed extensions.
     */
    static class ExtClassLoader extends URLClassLoader {}

/**
     * The class loader used for loading from java.class.path.
     * runs in a restricted security context.
     */
    static class AppClassLoader extends URLClassLoader {}

其中loader = AppClassLoader.getAppClassLoader(extcl);的核心方法源碼如下：

private ClassLoader(Void unused, ClassLoader parent) {
        this.parent = parent;//設(shè)置parent
        if (ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())) {
            parallelLockMap = new ConcurrentHashMap<>();
            package2certs = new ConcurrentHashMap<>();
            assertionLock = new Object();
        } else {
            // no finer-grained lock; lock on the classloader instance
            parallelLockMap = null;
            package2certs = new Hashtable<>();
            assertionLock = this;
        }
    }

通過以上源碼我們可以知曉：

• Launcher的ClassLoader是BootstrapClassLoader，在Launcher創(chuàng)建的同時，還會同時創(chuàng)建ExtClassLoader，AppClassLoader（并設(shè)置其parent為extClassLoader）。其中代碼中 "sun.boot.class.path"是BootstrapClassLoader加載的jar包路徑。

• 這幾種類加載器 都遵循 雙親委派機制

雙親委派機制說的其實就是，當一個類加載器收到一個類加載請求時，會去判斷有沒有加載過，如果加載過直接返回，否則該類加載器會把請求先委派給父類加載器。每個類加載器都是如此，只有在父類加載器在自己的搜索范圍內(nèi)找不到指定類時，子類加載器才會嘗試自己去加載。

雙親委派模式優(yōu)勢：

• 避免類的重復(fù)加載， 當父親已經(jīng)加載了該類時，就沒有必要子ClassLoader再加載一次, 這樣保證了每個類只被加載一次。

• 保護程序安全，防止核心API被隨意篡改，比如 java核心api中定義類型不會被隨意替換

我們這里看一個例子：

我們新建一個自己的類“String”放在src/java/lang目錄下

public class String {
    static {
        System.out.println("自定義 String類");
    }
}

新建StringTest類：

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str=new java.lang.String();
        System.out.println("start test-------");
    }
}

結(jié)果：

start test-------

可以看出，程序并沒有運行我們自定義的“String”類，而是直接返回了String.class。像String,Integer等類 是JAVA中的核心類，是不允許隨意篡改的！

ClassLoader

ClassLoader 是一個抽象類，負責加載類，像 ExtClassLoader，AppClassLoader 都是由該類派生出來，實現(xiàn)不同的類裝載機制。這塊的源碼太多了，就不貼了

我們來看下 它的核心方法loadClass()，傳入需要加載的類名，它會幫你加載:

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 一開始先 檢查是否已經(jīng)加載該類
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                // 如果未加載過類，則遵循 雙親委派機制，來加載類
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                //如果父類是null就是BootstrapClassLoader，使用 啟動類類加載器
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                long t1 = System.nanoTime();
                // 如果還是沒有加載成功，調(diào)用findClass(),讓當前類加載器加載
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

// 繼承的子類得重寫該方法
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

loadClass()源碼 展示了，一般加載.class文件大致流程：

• 先去緩存中 檢查是否已經(jīng)加載該類，有就直接返回，避免重復(fù)加載；沒有就下一步

• 遵循 雙親委派機制，來加載.class文件

• 上面兩步都失敗了，調(diào)用findClass()方法，讓當前類加載器加載

注意：由于ClassLoader類是抽象類，而抽象類是無法通過new創(chuàng)建對象的，所以它最核心的findClass()方法，沒有具體實現(xiàn)，只拋了一個異常，而且是protected的，這是應(yīng)用了模板方法模式，具體的findClass()方法丟給子類實現(xiàn), 所以繼承的子類得重寫該方法。

自定義類加載器

編寫一個自定義的類加載器

那我們仿照 ExtClassLoader，AppClassLoader 來實現(xiàn)一個自定義的類加載器，我們同樣是繼承ClassLoader類

編寫一個測試類TestPerson

public class TestPerson {
    String name = "xiao ming";
    public void print(){
        System.out.println("hello my name is: "+ name);
    }
}

接著 編寫一個自定義類加載器MyTestClassLoader：

public class MyTestClassLoader extends ClassLoader  {

    final String classNameSpecify  = "TestPerson";

    public MyTestClassLoader() {

    }


    public MyTestClassLoader(ClassLoader parent)
    {
        super(parent);
    }

    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
    {
        File file = getClassFile(name);
        try
        {
            byte[] bytes = getClassBytes(file);
            Class<?> c = this.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
            return c;
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        return super.findClass(name);
    }

    private File getClassFile(String name)
    {
        File file = new File("D:\\ideaProjects\\src\\main\\java\\com\\zj\\ideaprojects\\test2\\"+ classNameSpecify+ ".class");
        return file;
    }

    private byte[] getClassBytes(File file) throws Exception
    {
        // 這里要讀入.class的字節(jié)，因此要使用字節(jié)流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        FileChannel fc = fis.getChannel();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos);
        ByteBuffer by = ByteBuffer.allocate(1024);

        while (true)
        {
            int i = fc.read(by);
            if (i == 0 || i == -1)
                break;
            by.flip();
            wbc.write(by);
            by.clear();
        }

        fis.close();

        return baos.toByteArray();
    }

    //我們這邊要打破雙親委派模型，重寫整個loadClass方法
    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null && name.contains(classNameSpecify)){//指定的類，不走雙親委派機制，自定義加載
            c = findClass(name);
            if (c != null){
                return c;
            }
        }
        return super.loadClass(name);
    }
}

最后在編寫一個測試controller:

@RestController
public class TestClassController {
    @RequestMapping(value = "testClass",method = {RequestMethod.GET, RequestMethod.POST})
    public void testClassLoader() throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        MyTestClassLoader myTestClassLoader = new MyTestClassLoader();
        Class<?> c1 = Class.forName("com.zj.ideaprojects.test2.TestPerson", true, myTestClassLoader);
        Object obj = c1.newInstance();
        System.out.println("當前類加載器："+obj.getClass().getClassLoader());
        obj.getClass().getMethod("print").invoke(obj);

    }
}

先找到TestPerson所在的目錄， 執(zhí)行命令：javac TestPerson，生成TestPerson.class

這里沒有使用idea的build,是因為我們代碼的class讀取路徑 是寫死了的，不走默認CLASSPATH
D:\ideaProjects\src\main\java\com\zj\ideaprojects\test2\TestPerson.class

我們?nèi)缓笥胮ostman調(diào)用testClassLoader()測試接口

結(jié)果：

當前類加載器：com.zj.ideaprojects.test2.MyTestClassLoader@1d75e392
hello my name is: xiao ming

然后修改TestPerson，將name 改為 “xiao niu”

public class TestPerson {
    String name = "xiao niu";
    public void print(){
        System.out.println("hello my name is: "+ name);
    }
}

然后在當前目錄 重新編譯, 執(zhí)行命令：javac TestPerson，會在當前目錄重新生成TestPerson.class 不重啟項目，直接用postman 直接調(diào)這個測試接口 結(jié)果：

當前類加載器：com.zj.ideaprojects.test2.MyTestClassLoader@7091bd27
hello my name is: xiao niu

這樣就實現(xiàn)了“熱部署”?。?！

為什么我們這邊要打破雙親委派機制

如果不打破的話,結(jié)果 當前類加載器會顯示"sun.misc.Launcher$AppClassLoader"，原因是由于idea啟動項目的時候會自動幫我們編譯，將class放到 CLASSPATH路徑下。其實可以把默認路徑下的.class刪除也行。這里也是為了展示如何打破雙親委派機制，才如此實現(xiàn)的。

官方推薦我們自定義類加載器時，遵循雙親委派機制。但是凡事得看實際需求嘛

自定義類加載器時，如何打破雙親委派機制

通過上面的例子我們可以看出：

1、如果不想打破雙親委派機制，我們自定義類加載器，那么只需要重寫findClass方法即可

2、如果想打破雙親委派機制，我們自定義類加載器，那么還得重寫整個loadClass方法

SPI機制 與 線程上下文類加載器

如果你閱讀到這里，你會發(fā)現(xiàn)雙親委派機制的各種好處，但萬物都不是絕對正確的，我們需要一分為二地看待問題。

在某些場景下雙親委派制過于局限，所以有時候必須打破雙親委派機制來達到目的。比如 ：SPI機制、線程上下文類加載器

1.SPI(Service Provider Interface)服務(wù)提供接口。它是jdk內(nèi)置的一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制，將裝配的控制權(quán)移到程序之外，在模塊化設(shè)計中這個機制尤其重要，其核心思想就是 讓服務(wù)定義與實現(xiàn)分離、解耦。

SPI機制圖

2.線程上下文類加載器（context class loader）是可以破壞Java類加載委托機制，使程序可以逆向使用類加載器，使得java類加載體系顯得更靈活。

Java 應(yīng)用運行的初始線程的上下文類加載器是應(yīng)用類加載器，在線程中運行的代碼可以通過此類加載器來加載類和資源。Java.lang.Thread中的方法getContextClassLoader()和 setContextClassLoader(ClassLoader cl)用來獲取和設(shè)置線程的上下文類加載器。如果沒有通過 setContextClassLoader(ClassLoader cl)方法進行設(shè)置的話，線程將繼承其父線程的上下文類加載器。

SPI機制在框架的設(shè)計上應(yīng)用廣泛，下面舉幾個常用的例子：

JDBC

平時獲取jdbc,我們可以這樣：Connection connection =DriverManager.getConnection("jdbc://localhost:3306");

我們讀DriverManager的源碼發(fā)現(xiàn)：其實就是查詢classPath下，所有META-INF下給定Class名的文件，并將其內(nèi)容返回，使用迭代器遍歷，這里遍歷的內(nèi)部使用Class.forName加載了類。

其中有一處非常重要 ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);我們看下它的實現(xiàn)：

    public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
        ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();//important !
        return ServiceLoader.load(service, cl);
    }

我們可以看出JDBC，DriverManager類和ServiceLoader類都是屬于核心庫 rt.jar 的，它們的類加載器是Bootstrap ClassLoader類加載器。而具體的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動相關(guān)功能卻是第三方提供的，第三方的類不能被引導(dǎo)類加載器（Bootstrap ClassLoader）加載。

所以java.util.ServiceLoader類進行動態(tài)裝載時，使用了線程的上下文類加載器(ThreadContextClassLoader)讓父級類加載器能通過調(diào)用子級類加載器來加載類，這打破了雙親委派機制。

Tomcat

Tomcat是web容器，我們把war包放到 tomcat 的webapp目錄下，這意味著一個tomcat可以部署多個應(yīng)用程序。

不同的應(yīng)用程序可能會依賴同一個第三方類庫的不同版本，但是不同版本的類庫中某一個類的全路徑名可能是一樣的。防止出現(xiàn)一個應(yīng)用中加載的類庫會影響另一個應(yīng)用的情況。如果采用默認的雙親委派類加載機制，那么是無法加載多個相同的類。

Tomcat類加載器種類

• 如果Tomcat本身的依賴和Web應(yīng)用還需要共享，Common類加載器（CommonClassLoader）來裝載實現(xiàn)共享

• Catalina類加載器(CatalinaClassLoader) 用來 隔絕Web應(yīng)用程序與Tomcat本身的類

• Shared類加載器（SharedClassLoader）：如果WebAppClassLoader自身沒有加載到某個類，那就委托SharedClassLoader去加載

• WebAppClassLoader：為了實現(xiàn)隔離性，優(yōu)先加載 Web 應(yīng)用自己定義的類，所以沒有遵照雙親委派的約定，每一個應(yīng)用自己的類加載器WebAppClassLoader(多個應(yīng)用程序，就有多個WebAppClassLoader)，負責優(yōu)先加載本身的目錄下的class文件，加載不到時再交給CommonClassLoader以及上層的ClassLoader進行加載，這破壞了雙親委派機制。

• Jsp類加載器（JasperLoader）：實現(xiàn)熱部署的功能，修改文件不用重啟就自動重新裝載類庫。JasperLoader的加載范圍僅僅是這個JSP文件所編譯出來的那一個.Class文件，它出現(xiàn)的目的就是為了被丟棄：當Web容器檢測到JSP文件被修改時，會替換掉目前的JasperLoader的實例，并通過再建立一個新的Jsp類加載器來實現(xiàn)JSP文件的HotSwap功能。

我們來模擬一下tomcat 多個版本代碼共存：

這邊的例子換了個電腦，所以目錄結(jié)構(gòu)、路徑與上面的例子有點變化

我們先編寫 App類

public class App {
    String name = "webapp 1";
    public void print() {
        System.out.println("this is "+ name);
    }
}

javac App生成的App.class 放入 tomcatTest\war1\com\zj\demotest\tomcatTest 目錄下

將name改為webapp 2，重新生成的App.class 放入 tomcatTest\war2\com\zj\demotest\tomcatTest 目錄下

然后我們編寫類加載器：

public class MyTomcatClassloader extends ClassLoader {

    private String classPath;

    public MyTomcatClassloader(String classPath) {
        this.classPath = classPath;
    }


    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException
    {
        File file = getClassFile(name);
        try
        {
            byte[] bytes = getClassBytes(file);
            Class<?> c = this.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
            return c;
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }

        return super.findClass(name);
    }

    private File getClassFile(String name)
    {
        name = name.replaceAll("\\.", "/");
        File file = new File(classPath+ "/"+ name + ".class");//拼接路徑，找到class文件
        return file;
    }

    private byte[] getClassBytes(File file) throws Exception
    {
        // 這里要讀入.class的字節(jié)，因此要使用字節(jié)流
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        FileChannel fc = fis.getChannel();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        WritableByteChannel wbc = Channels.newChannel(baos);
        ByteBuffer by = ByteBuffer.allocate(1024);

        while (true)
        {
            int i = fc.read(by);
            if (i == 0 || i == -1) {
                break;
            }

            by.flip();
            wbc.write(by);
            by.clear();
        }

        fis.close();

        return baos.toByteArray();
    }

    //我們這邊要打破雙親委派模型，重寫整個loadClass方法
    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null && name.contains("tomcatTest")){//指定的目錄下的類，不走雙親委派機制，自定義加載
            c = findClass(name);
            if (c != null){
                return c;
            }
        }
        return super.loadClass(name);
    }

}

最后編寫測試controller:

@RestController
public class TestController {

    @RequestMapping(value = "/testTomcat",method = {RequestMethod.GET, RequestMethod.POST})
    public void testclass() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
        MyTomcatClassloader myTomcatClassloader = new MyTomcatClassloader("D:\\GiteeProjects\\study-java\\demo-test\\src\\main\\java\\com\\zj\\demotest\\tomcatTest\\war1");
        Class cl = myTomcatClassloader.loadClass("com.zj.demotest.tomcatTest.App");
        Object obj = cl.newInstance();
        System.out.println("當前類加載器："+obj.getClass().getClassLoader());
        obj.getClass().getMethod("print").invoke(obj);

        MyTomcatClassloader myTomcatClassloader22 = new MyTomcatClassloader("D:\\GiteeProjects\\study-java\\demo-test\\src\\main\\java\\com\\zj\\demotest\\tomcatTest\\war2");
        Class cl22 = myTomcatClassloader22.loadClass("com.zj.demotest.tomcatTest.App");
        Object obj22 = cl22.newInstance();
        System.out.println("當前類加載器："+obj22.getClass().getClassLoader());
        obj22.getClass().getMethod("print").invoke(obj22);

    }

}

然后postman 調(diào)一下這個接口, 結(jié)果：

當前類加載器：com.zj.demotest.tomcatTest.MyTomcatClassloader@18fbb876
this is webapp 1
當前類加載器：com.zj.demotest.tomcatTest.MyTomcatClassloader@5f7ed4a9
this is webapp 2

我們發(fā)現(xiàn)2個同樣的類能共存在同一個JVM中，互不影響。

注意：同一個JVM內(nèi)，2個相同的包名和類名的對象是可以共存的，前提是他們的類加載器不一樣。所以我們要判斷多個類對象是否是同一個，除了要看包名和類名相同，還得注意他們的類加載器是否一致

SpringBoot Starter

springboot自動配置的原因是因為使用了@EnableAutoConfiguration注解。

當程序包含了EnableAutoConfiguration注解，那么就會執(zhí)行下面的方法，然后會加載所有spring.factories文件，將其內(nèi)容封裝成一個map，spring.factories其實就是一個名字特殊的properties文件。

在spring-boot應(yīng)用啟動時，會調(diào)用loadFactoryNames方法，其中傳遞的一個參數(shù)就是：org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration

    protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, AnnotationAttributes attributes) {
        List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(this.getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), this.getBeanClassLoader());
        Assert.notEmpty(configurations, "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
        return configurations;
    }

META-INF/spring.factories會被讀取到。

它還使用了this.getBeanClassLoader() 獲取類加載器。所以我們立刻明白了文章一開始的例子，SpringBoot項目直接build項目，不重啟項目，就能實現(xiàn)熱部署效果。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java類加載器與雙親委派機制怎么應(yīng)用”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學習后，相信大家對Java類加載器與雙親委派機制怎么應(yīng)用這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章，歡迎關(guān)注！