java 类加载器，SPI机制，spring factories的原理

一、java类加载器原理：

1、java自带的类加载器有三种：bootstrap classLoader，extension classLoader，App classLoader。

bootstrap ClassLoader: 启动类加载器，负责加载系统的核心类库，如lib下的jar包。

extension ClassLoader：扩展类加载器，主要负责加载lib下的ext扩展类。

app ClassLoader：应用类加载器，主要负责加载应用的classpath目录下的class文件。

2、双亲委派加载的机制：系统启动后，应用类加载器加载应用类，发起双亲委派机制，让上级扩展类加载器去加载，扩展类加载器让上级的启动类加载器加载，当启动类加载器加载不到，再有扩展类加载器加载，若扩展类加载器也加载不了，则让应用类加载器加载。

当加载某一个class类时，这个class类中有调用的其他类也应一次加载，对于应用的这些类也通过上面双亲委派机制加载。

3、类加载器具有传递性，当开启子线程时，会使用主线程的类加载器加载类文件。所有加载的类都存于JVM中，jvm中每一个class对象都绑定有对应的类加载器，所以在jvm中一样的class全限名的class对象不一定相等，因为类加载器不一样。（为什么在系统中自定义一个java.lang.Integer，加载会报错，因为加载类时，双亲委派机制以及使用了启动类加载器加载了integer到jvm中，所以自定义的Integer在加载会报错，如果这个自定义的integer没有在classPath里，在其他地方，应用类加载器都没有加载到，使用自定义的类加载器，通过字节码的方式加载这个文件，这里就需要分为两种情况，第一种你自定义的类加载器中如果没有使用双亲委派机制，则可以加载，如果使用了双亲委派机制，则返回的是系统类加载器加载的class）

4、打破双亲委派：

   (1)自定义类加载器，自定义一个类，实现ClassLoader接口。覆盖loadClass方法。通过文件流的方式获取文件字节码，再通过父级的 defineClass生成Class对象。就没有走父级类加载器去加载。
   如果不需要打破双亲委派，则覆盖findClass即可。

   (2)SPI机制，第三方jar包通过ServiceLoader.load进行加载，首先通过双亲委派机制，bootstrap类加载器加载到了ServiceLoader类，然后在Spring boot中通过ServiceLoader去加载第三方jar中的类时，由于类加载器的传递性，只能通过bootStrap去加载第三方jar，然后顶级类加载器肯定加载不了这个jar，而且当前的起始点已经是顶级，不能再往下传递，所以就只能通过当前线程池中的类加载器去加载第三方jar包的类（如果没有设置，则使用父级线程的类加载器），这里就打破了双亲委派。

 （3）使用OSGI热部署，对jar包进行更新，卸载打破双亲委派。

 

二、java的SPI机制打破双亲委派进行加载类。

  1、Java的SPI实现原理：使用ServiceLoader.load(接口.class);  获取这些实现类对象。ServiceLoader的实现原理是：

第三方jar包下的META-INFO/services目录下创建一个以接口全限名为命名文件，内容为这个接口的实现类，实现类放于该jar包中。在启动的系统中扫描所有jar下的META-INFO/services目录，提取里面的实现类。然后创建自定义类加载器加载（覆写findClass方法，用流的方式加载这个类文件）。使用 Class.forName(实现类全限名, false, classLoader); 加载这个实现类到jvm中。然后再进行实例化。所以实现类必须有无参构造方法。

2、使用SPI的条件：
      a、第三方jar里需要有指定接口的实现类。并在第三方打的jar包里有META-INFO/services目录下创建一个以接口全限名命名的文件，文件里的内容是这个接口的实现类的全限名。
      b、这个第三方jar包需要放入到classPath目录里。
      c、主程序通过java.util.ServiceLoder动态装载实现模块，它通过扫描META-INF/services目录下的配置文件找到实现类的全限定名，把类加载到JVM；
       d、实现类必须有无参构造方法。

3、应用场景：解耦，可插拔。

     a、数据库驱动加载接口实现类的加载 ：JDBC加载不同类型数据库的驱动

系统通过加载java自身的DirverManager类，并加载里面的static静态块的init方法，在通过SPI机制，ServiceLoader.load（Dirver.class）去加载所有jar中有配置META-INFO/service下java.sql.Driver文件里面的类。
这里如果引入了mysql驱动包，就会把mysql的META-INFO/service/java.sql.Driver里的mysql的Driver类加载起来，在这个mysql的Driver里会执行一个静态块里的DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());这样就将mysql的驱动注入到java的driver集合中。程序里面通过DriverManager获取getConnection(url)时，就会遍历driver集合driver.connect获取连接，哪一个能获取到就返回哪个connection连接。

     b、日志门面接口实现类加载 ： SLF4J加载不同提供商的日志实现类

三、spring boot的SPI机制，即spring factories 实现原理：

    在spring-core包里定义了SpringFactoryLoader类，这个类会检索所有jar包下的META-INFO/factories文件。然后在程序中读取这些配置文件加载到jvm中，如有spring的一些注解，则进行解析。