浅析Java双亲委派机制及其作用

双亲委派机制：当某个类加载器准备加载一个.class字节码文件时，它首先将这个加载任务委派给上一级类加载器，上一级加载器再委派到更上一级类加载器，递归这个操作直到最顶级的类加载器。

一、类加载器的类别

在介绍Java的双亲委派机制的时候，不得不提ClassLoader（类加载器）

我们编译的Java代码是如何在JVM中运行的？首先源程序（.java文件）被Java编译器编译为.class字节码文件，然后ClassLoader负责将这些class文件加载到JVM中去执行。

如上图所示：JVM提供了三层类加载器

1. BootStrapClassLoader（引导类加载器）

   引导类加载器：用C++编写，是Java自带的类加载器，用于加载JDK内部的类；主要负责加载核心的类库，构造ExtensionClassLoader和AppClassLoader。Bootstrap类加载器用于加载JDK中$JAVA_HOME/jre/lib下面的那些类，比如rt.jar包里面的类。

   由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到引导类加载器的引用，所以不允许直接通过引用进行操作。

2. ExtensionClassLoader（扩展类加载器）

   扩展类加载器：主要负责加载 jre/lib/ext 目录下的一些扩展的jar包或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包。主要用于加载JDK扩展包里的类。一般$JAVA_HOME/lib/ext下面的包都是通过这个类加载器加载的

   Java编写，加载扩展库，如classpath中的jre ，javax.*或者java.ext.dir 指定位置中的类，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。

3. AppClassLoader（系统类加载器）

   系统类加载器：负责java -classpath或-Djava.class.path所指定目录下的类与jar包

   主要负责加载应用程序的主函数类。用来加载开发人员自己平时写的应用代码的类的，加载存放在classpath路径下的那些应用程序级别的类的。

   Java编写，加载程序所在的目录

4. CustomClassLoader（用户自定义类加载器）

   　java编写，用户自定义的类加载器，可加载指定路径的class文件

二、工作原理

• 如果一个类加载器收到类加载的请求，并不会自己先加载，而是将加载请求委托给父类的加载器进行加载；
• 如果父类的加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，递归这个操作，直至到达最高级的引导类加载器；
• 如果父类加载器可以完成加载请求，则成功返回，如果父类加载器不能完成加载请求，则子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派机制；
• 父类加载器一层层向下分派任务，如果子类加载器能加载则加载此类，如果直到系统类加载器也无法加载，则抛出异常。

从上图我们就容易理解，当一个Test.class文件要加载时：

• 不考虑用户自定义的类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果已经加载过就无需在加载了；如果没有，就会委派到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法

• 父类加载器同理也会先检查是否加载过，如果没有再向上委派

  这个类似递归的过程，直到到达BootstrapClassLoader之前，都只是检查是否加载过，并不会选择自己加载

• 直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这是开始考虑自己是否能加载了，如果自己不能加载，则下沉到子类加载器去加载，直到最底层

• 如果没有任何类加载器能够加载，则抛出ClassNotFoundException异常

三、双亲委派机制的作用

• 防止同一个.class文件被重复加载。通过委派机制向上问一问，如果已经加载过，就不用再加载一次，保证数据安全
• 保证核心.class文件不能被篡改。通过委派机制，即使不小心篡改了核心.class文件，也不会被执行，保证了系统级别的类的安全性

四、代码浅析

举例1：建立一个java.lang.String类，写上static代码块

在另外的程序中加载 String 类，看看加载的 String 类是 JDK 自带的 String 类，还是我们自己编写的 String 类

从输出结果可以看到，程序并没有输出静态代码块的内容，自定义String类并没有被加载，所以加载的是JDK内置的String类

这是因为我们自定义的String类本应被AppClassLoader加载，但AppClassLoader并不会先自己加载，而是把加载请求委托给父类的加载器去执行，到了ExtensionClassLoader发现String类不归自己管，于是委托给父类的加载器（BootStrapClassLoader），引导类加载器发现是java.lang包，所以加载的就是JDK内置的String类

举例2：在自定义的String类中写个main()方法

由于双亲委派机制加载的是JDK内置的String类，而在引导类加载器中的核心类库API里的String类并没有main()方法

举例3：在java.lang包下自定义一个AbcTest类

报错，java.lang包下不允许自定义类