02-类加载器及双亲委托机制

Java虚拟机自带的类加载器

BootStrap ClassLoader（启动/根类加载器）

是由底层虚拟机来加载的类加载器，该类加载器无父加载器。由它来加载Java语言的核心类库，如java.lang等包下的类，因此java.lang.Object也是由该加载器来加载。默认情况下该加载器是根据系统属性sun.boot.class.path来加载对应类库，一般情况下主要是rt.jar中的文件。该类加载器的实现依赖底层操作系统，是虚拟机实现的一部分。它并不是java.lang.ClassLoader的子类，它是由C++编写的。

注意，如果随意修改sun.boot.class.path这个系统属性，可能导致无法加载java.lang.Object这个类从而造成虚拟机启动失败。

Extension ClassLoader（扩展类加载器）

它是纯Java编写的，是java.lang.ClassLoader的子类。由BootStrap ClassLoader来加载，从层级结构上来看是BootStrap ClassLoader的下级，它从java.ext.dir位置处加载类，或者从JDK安装路径下jre/lib/ext目录下加载类。如果用户将自己的jar放在这个路径下也会由扩展类加载器来加载。

App ClassLoader（应用/系统类加载器）

又称系统类加载器，原因是在ClassLoader类中的getSystemClassLoader()方法获取到的就是AppClassLoader，因此也叫系统类加载器。从层级结构上来看，他是Ext ClassLoader的下级，同时默认情况下它也是所有用户自定义类加载器的直接上级（parent）。它从环境变量classpath或java.class.path下加载类。它也是由纯Java编写，是java.lang.ClassLoader的子类。

用户自定义的类加载器

Java提供了抽象类java.lang.ClassLoader，所有自定义类加载器都需要继承java.lang.ClassLoader，用户可以自定义加载逻辑。

如何创建自定义类加载器

继承java.lang.ClassLoader，重写findClass方法返回类的Class对象。

双亲委托机制

什么是双亲委托机制

在双亲委托机制下，各个类加载器之间呈树型结构。除了根类加载器之外，其他类加载器有且只有一个双亲（parent）。而根类加载器在HotSpot虚拟机中的parent为null。其示意图如下：

BootStrapClassLoader

​ ↑

​ ｜

​ ExtClassLoader

​ ↑

​ ｜

​ AppClassLoader

​ ↑

​ ｜

用户自定义的ClassLoader

在需要加载类时从下往上依次委托，当某个ClassLoader需要加载某个类时，首先是使用parent类加载器来加载，parent类加载器拿到这个加载请求后继续转交给自己的parent，直到根类加载器，由根类加载器开始加载，如果无法加载该类则向下返回，从上往下依次加载，直到加载成功或失败抛出ClassNotFoundException。

双亲委托机制的优缺点

优点

双亲委托机制可以明显的提高软件的安全性，因为用户自定义的类加载器永远不可能加载到本该有parent加载器来加载的可靠类，从而防止不可靠甚至是恶意代码代替了父加载器加载的可靠代码，例如java.lang.Object类是由根类加载器来加载的，因此其他任何自定义的类加载器都无法加载含有恶意代码的java.lang.Object类。

缺点

缺点是在应对SPI这种情况时会造成无法加载实现类的问题。

双亲委托机制中存在一个隐含的关系是一个类是由某个类加载器加载的，那么它所引用的其他类都是由该类加载器来加载，例如JDBC中Driver接口是由根类加载器加载的，那么在正常情况下它的实现类也会由根类加载器来加载，当正常情况下实现类都是厂商提供的jar包，我们一般会放在classpath中，因此需要使用应用类加载器来加载。这时就需要使用线程上下文类加载器（Thread.currentThread().getContextClassLoader()）来解决。借助这种机制可以打破双亲委托机制限制。典型的示例是ServiceLoader中实现。感兴趣可以自己参考ServiceLoader的实现过程。

类加载器的命名空间

什么是命名空间

每个类加载器都有自己的命名空间，命名空间由该类加载器及其所有父类加载器说加载的所有类构成

命名空间的特点

在同一个命名空间中不会存在类的完整名称完全相同的两个类，但在不同命名空间中可以存在。因此如果两个类在不同命名空间中相互调用，会报ClassCastException，即使两个类实际上是同一个类。

命名空间的可见性

根据命名空间的定义可以知道

• 如果两个类之间没有明确的父子关系，那么他们的命名空间是相互不可见的。
• 另外由于子加载器的命名空间包含了所有父类加载的所加载的类，因此父类加载器的命名空间对子类加载器的命名空间是可见的。
• 同理可知子类加载器的命名空间对父类加载器是不可见的