Java類加載器和雙親委派機制

前言

之前詳細介紹了Java類的整個加載過程（

類加載機制）。雖然，篇幅較長，但是也不要被內容嚇到了，其實每個階段都可以用一句話來概括。

1）加載：查找並加載類的二進制字節流數據。

2）驗證：保證被加載的類的正確性。

3）準備：為類的靜態變量分配內存，並設置默認初始值。

4）解析：把類中的符號引用轉換為直接引用。

5）初始化：為類的靜態變量賦予正確的初始值。

當然，要想掌握類加載機制，還是需要去深入研究的。（好吧，說了一句正確的廢話）因為其中，有很多知識點也是面試中常問的。比如，我之前去面試的時候，面試官就問到了一個和類初始化相關的問題。就是給一段代碼，有父子類關係，父子類中包含靜態代碼塊、構造代碼塊、普通代碼塊、構造函數等，然後讓判斷代碼最終的執行順序。（可自行思考一下，具體內容細節暫時不做擴展）

類加載器

終於來到了本文的主題 —— 類加載器和雙親委派機制。

在《深入理解Java虛擬機》中，對於類加載器的定義是這樣的：

虛擬機設計團隊把類加載階段中的“通過一個類的權限定名來獲取描述此類的二進制字節流”這個動作放到Java虛擬機外部去實現，以便讓應用程序自己決定如何去獲取所需要的類。實現這個動作的代碼模塊稱為“類加載器”。

簡單來說，類加載器的作用就是去加載class類的二進制字節流的。

類加載器有以下三種：

1）啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）,或者叫根加載器。這個類加載器主要是去加載你在本機配置的環境變量 Java_Home/jre/lib 目錄下的核心API，如rt.jar

2）擴展類加載器（Extension ClassLoader）。這個加載器負責加載 Java_Home/jre/lib/ext 目錄下的所有jar包。

3）應用程序類加載器（Application ClassLoader）。這個加載器加載的是你的項目工程的ClassPath目錄下的類庫。如果用戶沒有自定義自己的類加載器，這個就是程序默認的類加載器。

另外，如果有需要的話，用戶也可以自定義自己的類加載器（去繼承ClassLoader類）。

我們也可以通過代碼把類加載器打印出來：

<code>public class TestClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        System.out.println(obj.getClass().getClassLoader());

        TestClassLoader t = new TestClassLoader();
        System.out.println(t.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(t.getClass().getClassLoader().getParent());
        System.out.println(t.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}/<code>

打印結果：

<code>null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@58644d46
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@6d6f6e28
null/<code>

注意，上面第一行和第四行的null此處可不是空的意思，它代表的是啟動類加載器。因為啟動類加載器是用C++代碼來實現的，嚴格來說不屬於Java類，所以Java代碼訪問不到，故返回null。第二行是應用程序類加載器，第三行是擴展類加載器。

雙親委派機制

在介紹雙親委派機制之前，先觀察一下以下代碼能否正確運行：

<code>//自己定義的一個 java.lang包
package java.lang;

public class String {
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String();
        System.out.println(s);
    }
}/<code>

以上代碼，編譯沒有任何問題，但是運行時，卻報錯：

為什麼提示在java.lang.String類中找不到main方法呢，我這明明不是定義了嗎？其實，問題的關鍵就在於類加載遵循雙親委派機制。

類加載器有以下這樣的層次關係：

當一個類在加載的時候，都會先委派它的父加載器去加載，這樣一層層的向上委派，直到最頂層的啟動類加載器。如果頂層無法加載（即找不到對應的類），就會一層層的向下查找，直到找到為止。 這就是類的雙親委派機制。

這樣做有什麼好處呢？這就相當於維護了一個有優先級的層級關係，即總是從最頂層的父加載器開始加載。這就如同，你工作中遇到了問題需要向上反饋，比如先反饋給小組長，然後小組長反饋給上級經理，最後經理反饋給boss。然後boss感覺這問題太簡單了不需要他親自出手，讓經理自己解決吧，然後經理又向下交給小組長。小組長一看，這問題不算難，人也比較熱心，於是就幫你把問題解決了。（可能例子不是太恰當哈，意思理解即可）

到此，我們就明白了為什麼上邊的代碼會報錯。因為雙親委派機制的存在，去加載我們自己定義的“java.lang.String”類的時候，會最終委派到頂層的啟動類加載器，然後找到了rt.jar包下的“java.lang.String”。找到之後，就直接加載rt.jar包的String類（也就是我們經常使用的那個字符串類），不再去向下查找，也就加載不了我們自定義的String類了。由於，rt.jar包下的String類中確實沒有main方法，所以才會有以上的報錯信息。

我們可以試想一下，如果沒有雙親委派機制的存在，那我這段代碼是不是就可以執行成功了。如果這樣的話，豈不是說明我可以隨意覆蓋rt.jar包中的類（如String，Integer類等）。這樣的話將會使程序陷入混亂，Java核心包中的類的安全也無法保證。