【JAVA基础】JVM之类加载--双亲委派机制

1. 类加载的过程

描述：

我们写的.java文件通过编译成字节码文件.class文件，然后再通过我们的类加载器：Class Loader，反射以后，类模板存在方法区，把实例化的对象存在堆里；

看图：

对象的hashcode值

解释：

• 从图中我们可以看出，从同一个类模板new出来三个对象（实例化过程）car1、car2、car3，而他们通过car1.hashCode(); car2.hashCode(); car3.hashCode()得到的hashCode码是不一样的（说明通过new关键字得到的对象不一样）；
• 但是通过 car1.getClass（）；car2.getClass（）；car3.getClass（）；得到的类模板是一样的。（说明是从同一个类模板new出来对象）

总结：

• 对象. getClass（）->获得 类模板；
• 类模板. getClassLoader（）->获得 类加载器

2. 那么类加载器都有哪些呢

类加载器主要分为四种：

• 1.虚拟机自带的加载器
• 2.根加载器（启动类加载器）（BootstrapClassloader）
• 3.扩展类加载器（ExtClassloader） (JKD1.8之后为PlatformClassLoader平台类加载器 )
• 4.应用程序类加载器（AppClassLoader）一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的

扩展类加载器（Extension ClassLoader）和 应用程序类加载器（Application ClassLoader）是继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

需要注意的是：各个类加载器之间是组合关系，并非继承关系

3. 双亲委派机制

那么到底该有哪个类去加载呢 ？所以我们在这引出双亲委派机制；

3.1 双亲委派机制的过程

一句话：向上委派，上面能加载就会加载；

• 类加载器受到加载类的请求
• 然后将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托：
  App -> Platform -> Bootstrap 直至到根加载器-Bootstrap
• 根加载器Bootstrap会检查是否能加载当前这个类，（比如java.lang包下的所有类，根加载器都能加载）；
  • 若能加载就由根加载器来加载这个类，加载到此结束；
  • 若不能加载，则才向下传递 Bootstrap -> Platform -> App直至有加载器来加载，不然就会报错；比如ClassNotFound

一般来说，Java 应用的类都是由AppClassLoader来完成加载的

总结：

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己尝试去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器，每一个层次的类加载器都是加此，因此所有的加载请求最终到达顶层的启动类加载器，只有当父类加载器反馈自己无法完成加载请求时，子类加载器才会尝试自己去加载。

3.2 图看委派过程

从上图中我们就更容易理解了：

当一个.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。

如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。

注意这个类似递归的过程，直到到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

那么有人就有下面这种疑问了？
为什么要有这种机制？

3.3 为什么要设计双亲委派机制

这种设计的好处：

• 可以确保安全性。
  如果有人想替换系统级别的类：如String.java，篡改它的实现。双亲委派机制可以保证所有的Java类库都是由启动类加载器加载Bootstrap classLoader，从一定程度上防止了危险代码的植入；
• 可以避免重复加载
  当父亲已经加载了该类的时候，就没有必要让子加载器再加载一次；

面试常问
问： 比如我们自己重新定义一个完全和String同包名的类: java.lang.String类，那么此时jdk加载的是系统自己的String还是我们的String？

答案：当然是系统自己的String类， 也就是说：我们自己写的java.lang.String的类，是不可以替换调JDK本身的类。
为什么呢？虽然和双亲委派机制有关系，但不是非常的准确。因为双亲委托派机制是可以打破的，我们完全可以自己写一个classLoader来加载自己写的java.lang.String类，但是我们会发现也不会加载成功；
真正的原因：
因为针对java.*开头的类，jvm的实现中已经保证了必须由Bootstrap classLoader ，也就是我们的根加载器来加载。

具体描述：
在加载某个类时，优先使用父类加载器加载。如果我们自定义了java.lang.String这个类， 那么该自定义String类使用的加载器应是是AppClassLoader，根据双亲委派原理， AppClassLoader加载器的父类为ExtClassLoader，所以这时加载String使用的类加载器是ExtClassLoader， 但是类加载器ExtClassLoader在jre/lib/ext目录下没有找到String.class类。 然后使用ExtClassLoader父类的加载器BootStrap， 父类加载器BootStrap在jre/lib目录的rt.jar找到了String.class，将其加载到内存中。而jre/lib目录下的 String类 就是我们jdk自己的类。

4. 自定义类加载器

问： 既然JVM已经提供了默认的类加载器，为什么还要自已来定义类加载器呢？

答： 因为Java中提供的默认ClassLoader，只加载指定目录下的jar和class，如果我们想加载其它位置的类或jar时，比如：我们想要加载网络上的一个.class文件，加载到内存之后，我们想要调用这个类中的方法实现自己的业务逻辑。在这样的情况下，默认的ClassLoader就不能满足我们的需求了，所以需要定义自己的ClassLoader。

4.1 如何定义自己的类加载器？

定义自已的类加载器分为两步：

• 继承java.lang.ClassLoader

• 重写父类的findClass方法

问： 为什么只重写findClass方法？

答： 因为JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们只需重写该方法即可。

但是，如没有特殊的要求，一般不建议重写loadClass搜索类的算法。