關於Java類載入雙親委派機制的思考（附一道面試題）

Alexia(minmin)發表於2014-12-02
Java面試題

預定義類載入器和雙親委派機制

  1. JVM預定義的三種型別類載入器：

    • 啟動（Bootstrap）類載入器：是用原生程式碼實現的類裝入器，它負責將 <Java_Runtime_Home>/lib下面的類庫載入到記憶體中（比如rt.jar）。由於引導類載入器涉及到虛擬機器本地實現細節，開發者無法直接獲取到啟動類載入器的引用，所以不允許直接通過引用進行操作。
    • 標準擴充套件（Extension）類載入器：是由 Sun 的 ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）實現的。它負責將< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系統變數 java.ext.dir指定位置中的類庫載入到記憶體中。開發者可以直接使用標準擴充套件類載入器。
    • 系統（System）類載入器：是由 Sun 的 AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）實現的。它負責將系統類路徑（CLASSPATH）中指定的類庫載入到記憶體中。開發者可以直接使用系統類載入器。

    除了以上列舉的三種類載入器，還有一種比較特殊的型別 — 執行緒上下文類載入器。

  2. 雙親委派機制描述
    某個特定的類載入器在接到載入類的請求時，首先將載入任務委託給父類載入器，依次遞迴，如果父類載入器可以完成類載入任務，就成功返回；只有父類載入器無法完成此載入任務時，才自己去載入。

 

幾點思考

  1. Java虛擬機器的第一個類載入器是Bootstrap，這個載入器很特殊，它不是Java類，因此它不需要被別人載入，它巢狀在Java虛擬機器核心裡面，也就是JVM啟動的時候Bootstrap就已經啟動，它是用C++寫的二進位制程式碼（不是位元組碼），它可以去載入別的類。

    這也是我們在測試時為什麼發現System.class.getClassLoader()結果為null的原因，這並不表示System這個類沒有類載入器，而是它的載入器比較特殊，是BootstrapClassLoader，由於它不是Java類，因此獲得它的引用肯定返回null。

  2. 委託機制具體含義
    當Java虛擬機器要載入一個類時，到底派出哪個類載入器去載入呢？

    • 首先當前執行緒的類載入器去載入執行緒中的第一個類（假設為類A）。
      注：當前執行緒的類載入器可以通過Thread類的getContextClassLoader()獲得，也可以通過setContextClassLoader()自己設定類載入器。
    • 如果類A中引用了類B，Java虛擬機器將使用載入類A的類載入器去載入類B。
    • 還可以直接呼叫ClassLoader.loadClass()方法來指定某個類載入器去載入某個類。

  3. 委託機制的意義 — 防止記憶體中出現多份同樣的位元組碼
    比如兩個類A和類B都要載入System類：

    • 如果不用委託而是自己載入自己的，那麼類A就會載入一份System位元組碼，然後類B又會載入一份System位元組碼，這樣記憶體中就出現了兩份System位元組碼。
    • 如果使用委託機制，會遞迴的向父類查詢，也就是首選用Bootstrap嘗試載入，如果找不到再向下。這裡的System就能在Bootstrap中找到然後載入，如果此時類B也要載入System，也從Bootstrap開始，此時Bootstrap發現已經載入過了System那麼直接返回記憶體中的System即可而不需要重新載入，這樣記憶體中就只有一份System的位元組碼了。
 

一道面試題

  • 能不能自己寫個類叫java.lang.System？

    答案：通常不可以，但可以採取另類方法達到這個需求。
    解釋：為了不讓我們寫System類，類載入採用委託機制，這樣可以保證爸爸們優先，爸爸們能找到的類，兒子就沒有機會載入。而System類是Bootstrap載入器載入的，就算自己重寫，也總是使用Java系統提供的System，自己寫的System類根本沒有機會得到載入。

    但是，我們可以自己定義一個類載入器來達到這個目的，為了避免雙親委託機制，這個類載入器也必須是特殊的。由於系統自帶的三個類載入器都載入特定目錄下的類，如果我們自己的類載入器放在一個特殊的目錄，那麼系統的載入器就無法載入，也就是最終還是由我們自己的載入器載入。

 

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