当前位置：首页 > article >正文

Java中的双亲委派模型以及如何破坏双亲委派

article 2024/11/14 21:41:33

Java 中的类加载机制是 JVM 中的重要组成部分，负责将类的字节码文件加载到内存中，并将其转化为 Java 虚拟机可识别的 Class 对象。在这个过程中，双亲委派模型（Parent Delegation Model）是确保 Java 应用程序安全性和稳定性的重要机制之一。本文将详细讲解双亲委派模型的工作原理、优势，以及如何在实际开发中理解和应用这一机制。

一、什么是双亲委派模型

双亲委派模型是一种类加载的机制，它规定一个类加载器在加载类时，首先将加载请求委托给父类加载器，只有当父类加载器无法加载该类时，才由自身尝试加载。这种委派关系是自下而上，层层递进的。

在 JVM 中，类加载器分为三个主要类型：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：
- 它是 JVM 自带的类加载器，负责加载 Java 核心类库，如 rt.jar 中的类。
- 启动类加载器是用原生代码（C/C++）实现的，不是 java.lang.ClassLoader 的子类。
扩展类加载器（Extension ClassLoader）：
- 由 sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现，负责加载扩展类库。
应用类加载器（Application ClassLoader）：
- 由 sun.misc.Launcher$AppClassLoader 实现，负责加载应用程序的类路径（classpath）下的类，是我们平常编写 Java 程序时默认的类加载器。

类加载的委派关系从应用类加载器开始，层层向上依赖，直至启动类加载器：

二、双亲委派模型的工作流程

当一个类加载器需要加载一个类时，双亲委派模型的工作流程如下：

检查缓存：类加载器首先检查是否已经加载过该类。如果已加载，则直接返回该类的 Class 对象。
向父加载器请求：如果未加载，类加载器会将加载请求委托给父加载器，递归地向上直到 Bootstrap ClassLoader。
父加载器尝试加载：父加载器尝试加载该类，如果成功，则返回 Class 对象。
父加载器加载失败：如果父加载器无法加载该类，则委托链条会回退到原始请求的类加载器。
当前加载器加载：如果所有父加载器都无法加载该类，则由当前类加载器尝试加载。如果成功，返回 Class 对象；否则，抛出 ClassNotFoundException 异常。

三、双亲委派模型的优势

安全性：双亲委派模型确保核心类库（如 java.lang.Object）由 Bootstrap ClassLoader 加载，避免被用户自定义的类所篡改。这样，Java 程序的基础类和安全机制得以保护。
避免类的重复加载：通过双亲委派机制，JVM 避免了同一个类被多个类加载器重复加载的问题。如果一个类已经由父类加载器加载过，子类加载器就不会再次加载，保证了类的唯一性。
模块化与隔离性：双亲委派模型为类的加载提供了清晰的层次结构和模块化机制，应用程序的类与 Java 核心类库、扩展类库得以隔离，避免命名冲突和类加载冲突。

四、打破双亲委派的情况

尽管双亲委派模型有很多优点，但在某些情况下，需要打破双亲委派模型来实现特定的功能。打破双亲委派机制的常见方式主要有两种：自定义类加载器和覆盖 loadClass() 方法。例如：

OSGi：OSGi 是一种动态模块系统框架，它通过自定义类加载器打破了双亲委派模型，实现了模块之间的隔离。
SPI（Service Provider Interface）：Java 中的 SPI 机制允许在运行时动态加载实现类，这通常会通过自定义类加载器来加载具体的实现，而不依赖父加载器。
Tomcat 等 Web 容器：Tomcat 等 Web 容器通常会打破双亲委派模型，以实现应用与容器类库之间的隔离。