SPI加载机制和线程上下文类加载器

当前类加载器（Current Classloader）

每个类都会使用自己的类加载器（即加载自身的类加载器）来去加载其他类（指的是所以来的类），例如：如果ClassX引用了ClassY，那么ClassX的类加载器就会去加载ClassY（前提是ClassY尚未被加载）

线程上下文类加载器（Context Classloader）

• 定义
  线程上下文类加载器是从JDK1.2开始引入的，类Thread中的getContextClassloader()与setContextClassloader(ClassLoader cl)分别用来获取和设置上下文类加载器。
  如果没有通过setContextClassloader(ClassLoader cl)进行设置，线程将继承其父线程的上下文类加载器。Java应用运行时的初始线程的上下文类加载器是应用类加载器。在线程中运行的代码可以通过该类加载器来加载类与资源。默认的线程上下文类加载器是应用类加载器
• 父委托机制加载的缺点
  例如：加载JDBC的时候，java.sql.Connection是被启动类加载器（Bootstrap Classloader）加载的，当程序运行时需要指定对应JDBC的实现，但是因为父类加载器加载的类不能访问子类加载器所加载的类，所以就无法加载实现类，所有的SPI（Service Provider Interface）都有这个问题。
• 重要性
  • 父ClassLoader可以使用当前线程的Thread.currentThread().getContextClassLoader()所指定的ClassLoader加载的类。这就改变了父ClassLoader不能使用子ClassLoader或是其他没有直接父子关系的ClassLoader加载的类的情况，即改变了双亲委托模型。父委托机制加载的缺点
  • 线程上下文类加载器就是当前线程的Current ClassLoader。
  • 在双亲委托模型下，类加载是由下至上的，即下层的类加载器会委托上层进行加载的。但是对于SPI来说，有些接口是Java核心库所提供的，而Java核心库是由启动类加载器来加载的，而这些接口的实现却来自于不同的jar包（厂商提供），Java的启动类加载器是不会加载其他来源的jar包，这样传统的双亲委托模型就无法满足SPI的要求，而通过给当前线程设置上下文类加载器，就可以由设置的上下文类加载器来实现对于接口实现类的加载。
• 一般使用模式（获取 - 使用 - 还原）

  ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
  try{
      Thread.currentThread().setContextClassLoader(targetThreadClassLoader);
      myMethod();
      //myMethod里边则调用了Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
      //获取当前线程的上下文类加载器做某些事情。
  } finally {
      Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);
  }
  

  ContextClassLoader的作用就是为了破坏Java的类加载委托机制。
  当高层提供了统一的接口让底层去实现，同时又要在高层加载（或实例化）底层的类时，就必须要通过线程上下文类加载器来帮助高层的ClassLoader找到并加载该类。
• 为什么不使用静态方法直接获取应用类加载器
  • 默认情况下线程上下文类加载器是应用类加载器，但是可以设置为自定义类加载器；
  • 我们所有的代码都是运行在线程里的，当有了线程上下文类加载器之后就可以更方便灵活。

线程上下文类加载器的应用 ServiceLoader

从JDK1.6开始提供java.util.ServiceLoader。

• 运行原理

  public static void main(String[] args) {
      /**
      当前类是由应用类加载器加载的，运行到这一行代码的时候，
      1. 因为java.util.ServiceLoader是在rt.jar中，所以通过双亲委托机制，会使用Bootstrap类加载器加载ServiceLoader。
      2. 但是我们要加载的是java.sql.Driver的实现类，一般都是在项目的lib包中。
      3. ServiceLoader的类加载器是Bootstrap类加载器，按照正常的模式会使用相同的类加载加载实现类，但是这个时候因为命名空间的原因，Bootstrap类加载器加载不到对应的实现类。
      */
      ServiceLoader load = ServiceLoader.load(Driver.class);
      //这里打印出的内容为null，也就是是Bootstrap类加载器
      System.out.println(load.getClass().getClassLoader());
  
      for (Driver next : load) {
          //打印：oracle.jdbc.OracleDriver@77a567e1  sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
          //对应的是应用类加载器
          System.out.println(next + "  " + next.getClass().getClassLoader());
      }
  }
  

  按照双亲委托机制走到这里会报ClassNotDef的错误，ServiceLoader是这么解决的：

  public static  ServiceLoader load(Class service) {
      //在这里获取当前线程的上下文类加载器，如果没有特别的设置，这里获取到的就是应用类加载器，
      //应用类加载器是可以获取到我们项目lib包下的类，所以就可以找到我们添加的JDBC的实现类。
      ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
      return ServiceLoader.load(service, cl);
  }
  

  最终加载类的的地方

  //loader就是之前我们获取到的线程上下文类加载器，通过该行代码就可以使用我们自定的类加载器去加载指定的类。
  Class.forName(cn, false, loader);
  

• ServiceLoader运行规范
  • ServiceLoader会从指定的目录META-INF/services/下加载配置文件
  • 配置文件的文件名为要加载的服务类的全限定类名（binary name）
  • 配置文件的内容为：服务类对应的实现类全限定名（binary name）
  • 例子：
    在Mysql驱动jar的对应的目录下可以看到文件名为java.sql.Driver内容为

    com.mysql.jdbc.Driver
    com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver