java类加载破坏双亲委派模型

前面java类加载器与双亲委派模型中提到Java采用个双亲委派的方式来完成类加载,但是双亲委派模型并不是一个强制的模型,而是Java设计者推荐给开发者的类加载器实现方式。在Java的世界中大部分类加载器都遵循这个模型。但也有例外,到目前为止,双亲委派模型主要出现过三次较大规模的“被破坏”情况。

1、双亲委派模型被破坏发生在双亲委派模型之前-即JDK1.2发布之前。由于双亲委派模型实在JDK1.2之后被引进的。而类加载器和抽象类java.lang.ClassLoader则在JDK1.0时代就已经存在,面对距离已经存在的用户自定义类加载器的实现代码,Java设计者引入双亲委派模型时不得不做出一些妥协。为了向前兼容,JDK1.2之后的java.lang.ClassLoader添加了一个新的protected方法findClass(),在此之前,用户去继承java.lang.ClassLoader的唯一目的就是为了重写loadClass()方法,因为虚拟机在进行类加载的时候会调用加载器的私有方法loadClassInternal(),而这个方法的唯一逻辑就是去调用自己的loadClass()。

在Java类加载器与双亲委派模型的文章中我们有loadClass()的方法的代码,双亲委派的具体实现逻辑就实现在这个方法之中,JDK1.2之后已不提倡用户再去覆盖loadClass()方法,而应当把自己的类加载逻辑写到findClass()方法中,再loadClass()方法的逻辑里如果父类加载失败,则会调用自己的findClass()方法来完成加载,这样就可以保证新写出来的类加载器是符合双亲委派模型的。

2、双亲委派模型的第二次破坏是有这个模型资深的缺陷所导致,双亲委派很好的解决了各个类加载器的基础类的统一问题(越基础的类由越上层的加载器进行加载),基础类之所以成为基础,是因为他们总是作为被用户代码调用的API,但世事往往没有绝对完美,如果基础类又要调用回用户的代码,那该怎么办?

这并非不可能的事情,一个典型的例子便是JNDI服务,JNDI现在已经是Java的标准服务,他的代码由启动类加载器去加载(在JDK1.3时放进rt.jar),但JNDI的目的就是对资源进行集中管理和查找,他需要调用由独立厂商实现并部署在应用程序的ClassPath下的JNDI接口提供者的代码,但启动类加载器不能认识这些代码,那我们要怎么办?

为了解决这个问题,Java设计团队只好引入一个不太优雅的设计:线程上下文类加载器。这个类加载器可以通过java.lang.Thread类的setContextClassLoader()方法进行设置,如果创建线程时还未设置,它将会从父线程中继承一个,如果在应用程序的全局范围内都没有设置过的话,那这个类加载器默认就是应用程序类加载器。

有了线程上下文类加载器,就可以做一些“舞弊”的事情了,JNDI服务适合用这个线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码,也就是父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作,这种行为实际上就是打通了双亲委派模型的层次结构来逆向使用累加载器,实际上已经违背了双亲委派模型的一般性原则。Java中所有涉及SPI加载动作基本上都采用这种方式,例如JNDI,JDBC,JCE,JAXB和JBI等。

3、双亲委派模型第三次被破坏是由于用户对程序动态性的追求而导致的,这里所说的动态性值得是当前一些非常热门的名词:代码热替换,模块热部署等,说白了就是希望应用程序能像我们的计算机外设那样,接上鼠标、U盘,不用重启机器就能立即使用,鼠标有问题或要升级就换个鼠标,不用停机也不用重启。对于个人来说重启计算机没什么大不了的,但对于一些生产系统来说,关机重启一次可能就要被列为生产事故,这种情况下热部署就对软件开发者,尤其是企业软件开发者有很大的吸引力。

sun公司所提出的JSR-294、JSR-277规范在于JCP组织的模块化规范之争中落败给JSR-291(即OSGi R4.2),虽然Sun不甘失去Java模块化的主导权,独立在发展Jigsaw项目,但是目前OSGi已经成为了业界事实上的Java模块化标准,而OSGi实现模块化热部署的关键则是他自定义的类加载器机制的实现。每一个程序模块(OSGi中成为Bundle)都有一个自己的类加载器,当需要更换一个Bundle时,就把Bundle连同类加载器一期换掉已实现代码的热替换。

在OSGi环境下,类加载器不再是双亲委派模型中的树状结构,而是进一步发展为更加复杂的网状结构,当收到类加载请求时,OSGi将按照下面的顺序记性类搜索:

1)将以java.*开头的类委派给父类加载器。

2)否则,将委派列表名单内的类委派给父类加载器加载。

3)否则,将Import列表中的类委派给Export这个类的Bundle的类加载器加载。

4)否则,查找当前Bundle的ClassPath,使用自己的类加载器加载。

5)否则,查找类是否在自己的Fragment Bundle中,如果在,则委派给Fragment Bundle的类加载器加载。

6)否则,查找Dynamic Import列表的Bundle,委派给对应Bundle的类加载器加载。

7)否则,加载失败。

上面的查找顺序中只有开头两点而然符合双亲委派规则,其余的类查找都是在评级的类加载器中进行的。

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