JVM 学习四：类加载之双亲委派机制与沙箱安全机制

1 双亲委派机制

Java 虚拟机对 Class 文件的加载采用的是按需加载的方式，也就是说：当需要使用该类时才会将它的 Class 文件加载到内存生成 Class 对象，而且加载某个类的 Class 文件时，Java 虚拟机采用的是双亲委派模式，即把请求将由父类处理，它是一种任务委派模式。

1.1 工作原理

1. 如果一个类加载器收到了类加载的请求，它并不会马上自己去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行加载
2. 如果父类加载器还是存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递推，请求最终将到达顶层的启动类加载器
3. 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式

举例：

1.2 双亲委派机制优势

• 避免类的重复加载
• 保护程序安全，防止核心 API 被随意篡改
  • 自定义类：java.lang.String
  • 自定义类：java.lang.GldwolfStart --> 这个类不会被允许加载，因为 java.lang 包下的类是由 Bootstrap ClassLoader 加载的，由于安全原因，不会被加载：java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang

2 沙箱安全机制

自定义 java.lang.String 类，但是在加载自定义的 String 类的时候会首先使用引导类加载器加载，而引导类加载器在加载的过程中会先加载 JDK 自带的文件（rt.jar 包中的 java.lang.String.class），而自定义的 java.lang.String 类中有 main 方法，JDK 中的 String 类没有 main 方法，所以会报错说没有 main 方法，就是因为加载的不是自定义的 String 类。这样可以保证对 java 核心源代码的保护，这就是沙箱安全机制。

3 其它

在 JVM 中表示两个 Class 对象是否为同一个类存在两个必要条件：

• 类的完整类名必须一致，包括包名
• 加载这个类的 ClassLoader（指 ClassLoader 实例对象）必须相同

换句话说，在 JVM 中，即使这两个类对象（Class 对象）来源于同一个 Class 文件，被同一个虚拟机所加载，但是只要加载它们的 ClassLoader 实例对象不同，那么这两个类对象也是不相等的 。

3.1 对类加载器的引用

JVM 必须知道一个类是由启动类加载器加载的还是由用户类加载器加载的，如果一个类是由用户类加载器加载的，那么 JVM 会将这个类加载器的一个引用作为类信息的一部分保存在方法区中。当解析一个类型到另一个类型的引用的时候，JVM 需要保证这两个类的类加载器是相同的。

3.2 类的主动使用和被动使用

Java 程序对类的使用方式分为：主动使用和被动使用

3.2.1 主动使用

主动使用又分为 7 种情况：

• 创建类的实例
• 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
• 调用类的静态方法
• 反射（比如：Class.forName("top.gldwolf.Test")）
• 初始化一个类的子类
• Java 虚拟机启动时被标明为启动类的类
• JDK 7 开始提供的动态语言支持：
  • java.lang.invoke.MethodHandle 实例的解析结果
  • REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 句柄对应的类没有初始化，则初始化

3.2.2 被动使用

除了以上 7 种情况，其他使用 Java 类的方式都被看作是对类的被动使用，都不会导致类的初始化。

初始化：