JVM类加载机制 双亲委派

一 类加载全过程

java命令执行代码的大体流程如下：

其中loadClass的类加载过程由如下几步
加载 >> 验证 >>准备 >>解析 >>初始化 >>使用 >>卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
• 验证：校验字节码文件的正确性
• 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
• 解析：讲符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法（符号引用，比如main()方法替换成为指向数据所存内存的指针或句柄等），这个是静态链接过程（类加载期间完成），动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用。
• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块
  类被加载到方法区中后主要包含运行时常量池，类型信息，字段信息，方法信息，类加载器的引用，对应的class实例的引用等信息。
  类加载器的引用：这个类到类加载器实例的引用

类加载器的初始化过程：
JVM启动器实例，sun.misc.Launcher。在Launcher构造方法内部，器创建两个类加载器，分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader（扩展类加载器）和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。

二 类加载器和双亲委派机制

• 引导类加载器（bootstrapLoader）：负责加载支撑jvm运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，如rt.jar,charsets.jar类包
• 扩展类加载器（extClassLoader）：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录下的ext扩展目录中的JAR类包
• 应用程序类加载器(AppClassLoader)：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载用户自己写的那些类
• 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

        这里类加载其实就有一个双亲委派机制，加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类，找不到再委托上层父加载器加载，如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类，则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

为什么要设计双亲委派机制？

• 沙箱安全机制：自己写的Java.lang.String类不会被加载，这样可以防止核心类被篡改
• 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没必要子ClassLoader在加载一次，保证被加载类的唯一性

全盘负责委托机制:是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

    protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
        throws ClassNotFoundException
    {
    
    
        synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
    
    
            // First, check if the class has already been loaded
          	//首先检查这个类是否被加载了
            Class<?> c = findLoadedClass(name);
            if (c == null) {
    
    
                long t0 = System.nanoTime();
                try {
    
    
                //如果当前加载器的父加载器不为空，则委托父加载器加载该类
                    if (parent != null) {
    
    
                        c = parent.loadClass(name, false);
                    } else {
    
    
                    //如果当前加载器的父加载器为空，则委托引导加载器加载该类
                        c = findBootstrapClassOrNull(name);
                    }
                } catch (ClassNotFoundException e) {
    
    
                    // ClassNotFoundException thrown if class not found
                    // from the non-null parent class loader
                }
			//调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                if (c == null) {
    
    
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    c = findClass(name);

                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
            }
            if (resolve) {
    
    
                resolveClass(c);
            }
            return c;
        }
    }

三 打破双亲委派机制

打破双亲委派机制，用自定义类加载器，其中重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载

Tomcat打破双亲委派机制

1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每一个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享，否则，如果服务器有10个应用程序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
3. web容器也有自己依赖的类库，不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
4. web容器要支持jsp的修改，我们知道，jsp文件最终也要编译成class文件才能在虚拟机中运行，web容器需要支持jsp修改后不用重启。

鉴于上面的情况，Tomcat如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行？
第一个问题，如果使用默认的类加载器机制，那么是无法加载两个相同类库的不同版本的，默认的类加载器是不管你是什么版本的，只在乎你的全限定类名，并且只有一份
第二个问题，默认的类加载器是能够实现的，因为他的职责就是保证唯一性。
第三个问题和第一个问题一样。
第四个问题，我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载，jsp文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但是类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢？我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器，所以你应该想到了，每一个jsp文件对应一个唯一的类加载器，当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。

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同一个JVM内，两个相同包名和类名的类对象可以共存，因为他们的类加载器可以不一样，所以看两个类对象是否是同一个，除了看类的包名和类名是否都相同之外，还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。