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如何在Java中理解双亲委派模型

P粉602998670

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发布时间:2025-10-19 21:10:01

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来源于php中文网

原创

双亲委派模型确保类加载的安全与唯一,其工作流程为:当类加载请求发起时,先由顶层启动类加载器尝试加载,失败后逐级向下委托,依次由扩展类加载器、应用程序类加载器尝试加载。该机制防止核心类被篡改,避免重复加载,保障系统稳定;典型应用场景包括SPI服务加载(如JDBC)和OSGi模块化框架,这些情况通过线程上下文类加载器或自定义加载逻辑打破双亲委派。

如何在java中理解双亲委派模型

双亲委派模型是Java类加载机制的核心设计之一,理解它有助于掌握类加载的流程和安全性保障机制。简单来说,当一个类加载器收到类加载请求时,它不会自己立即去加载,而是先把请求委派给父类加载器去完成,每一层都如此,直到到达最顶层的启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)。只有当父类加载器无法完成加载(比如在指定路径找不到类)时,子类加载器才会尝试自己去加载。

类加载器的层级结构

Java中的类加载器分为三层,构成一个自顶向下的父子关系:

  • Bootstrap ClassLoader(启动类加载器):由C++实现,负责加载JVM核心类库(如java.lang.*),位于rt.jar等核心包中,是所有类加载器的起点。
  • Extension ClassLoader(扩展类加载器):加载jre/lib/ext目录下的类或java.ext.dirs系统变量指定的路径中的类。
  • Application ClassLoader(应用程序类加载器):也叫系统类加载器,负责加载用户类路径(Classpath)上指定的类库,是我们平时写的应用程序默认使用的加载器。

除了这三种,开发者还可以自定义类加载器(继承ClassLoader),它们默认也遵循双亲委派模型。

双亲委派的工作流程

当你的代码调用Class.forName()或创建对象时,JVM会触发类加载过程。具体步骤如下:

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  • 应用程序类加载器接收到加载请求,先不处理,向上委托给扩展类加载器。
  • 扩展类加载器收到后,继续向上委托给启动类加载器。
  • 启动类加载器尝试加载,如果成功(比如是java.lang.Object),直接返回结果。
  • 如果启动类加载器无法加载(比如不是核心类),则交还给扩展类加载器尝试;若仍失败,再交给应用程序类加载器。
  • 最后由应用程序类加载器在Classpath中查找并加载。

这种自底向上检查、自顶向下加载的方式,确保了核心类库的安全性——避免被用户自定义的类“污染”。

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为什么需要双亲委派?

它的主要目的有两点:

  • 防止重复加载:同一个类不会被多个类加载器重复加载,保证类的唯一性。JVM通过“类全限定名 + 类加载器实例”来确定类的唯一性。
  • 保障核心类安全:比如你自己写了一个java.lang.String类,即使放在Classpath中,也不会被加载,因为启动类加载器已经加载了真正的String类,你写的那个会被拒绝。这防止了恶意代码篡改核心类的行为。

打破双亲委派的情况

虽然双亲委派是默认机制,但在某些场景下会被“打破”:

  • SPI机制(服务提供接口):比如JDBC驱动加载。核心类java.sql.Driver在启动类加载器中,但具体的实现(如com.mysql.cj.jdbc.Driver)在应用类路径中。这时需要由线程上下文类加载器(Thread Context ClassLoader)来加载实现类,这就绕过了双亲委派。
  • 热部署、模块化框架:OSGi等容器为了实现模块隔离和动态更新,自定义了类加载策略,不再严格遵循双亲委派。

这些情况属于特例,通常通过重写loadClass()方法实现,把加载逻辑控制在特定范围内。

基本上就这些。理解双亲委派模型,关键在于搞清类加载器之间的层级关系和委托顺序。它不仅是Java语言稳健运行的基础,也为后续学习类隔离、模块化、热更新等高级主题打下基础。不复杂但容易忽略细节,建议结合ClassLoader源码和实际案例加深理解。

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