JAVA类加载机制之Classloader以及打破加载机制的方式
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发布时间：2024-09-27 01:32
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时间：2024-10-04 10:05
在jDK1.8中,Classloader加载class的字节码到JVM,它是遵循双亲委派模型的加载机制，主要是由BootstrapClassLoader，ExtClassLoader、AppClassloader，然后是自定义的Classloader加载，这样做主要是保证JDK的内部类加载安全性，所以优先加载JDK的ClassPath的jar包的类.双亲委派模型的如下图所示，其实就是由两级父Classloader加载，分别是BootstrapClassloader和ExtClassloader。
JDK的双亲委派模型以下是Classloader的loadClass的和核心代码:
首先获取class的name的锁，是为了防止多线程并发的加载一个类，只有一个线程去加载，
findLoadedClass获取JVM已经加载的缓存中该Classloader实例是否已经加载该类, JVM底层实际是SystemDictionary，其底层是HASH表实现。
如果JVM的缓存没有加载过这个className，则先交给parent加载器加载,如果parent为空，则由BootstrapClassloader去加载，由于BootstrapClassloader是由C++实现，java没有这个类，所以通过JNI调用JVM的函数去加载。
果还没有加载到，则子类实现的findClass方法去加载。
最后判断resolve参数，是否处理class的链接。
最后返回class，没有加载到，由子类抛出ClassNotFoundException异常.
protectedClass<?>loadClass(Stringname,booleanresolve)throwsClassNotFoundException{synchronized(getClassLoadingLock(name)){//First,checkiftheclasshasalreadybeenloadedClass<?>c=findLoadedClass(name);if(c==null){longt0=System.nanoTime();try{if(parent!=null){c=parent.loadClass(name,false);}else{c=findBootstrapClassOrNull(name);}}catch(ClassNotFoundExceptione){//ClassNotFoundExceptionthrownifclassnotfound//fromthenon-nullparentclassloader}if(c==null){//Ifstillnotfound,theninvokefindClassinorder//tofindtheclass.longt1=System.nanoTime();c=findClass(name);//thisisthedefiningclassloader;recordthestatssun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1-t0);sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();}}if(resolve){resolveClass(c);}returnc;}}JDK 打破双亲委派模型的两种方式继承ClassLoader，并重写loadClass从JVM层的缓存查询当前Classloader是否加载过。
如果没有直接从本地资源查询是否有有对应的资源,如果有，则直接调用define进行加载到JVM，返回Class.
没有本地资源没有，则从parent的Classloader加载相应的资源.
最后返回Class.
@OverridepublicClass<?>loadClass(Stringname)throwsClassNotFoundException{System.out.println("loadClass:"+name);synchronized(getClassLoadingLock(name)){//First,checkiftheclasshasalreadybeenloadedClass<?>c=findLoadedClass(name);if(c!=null){returnc;}byte[]bt=classNameToContent.get(name);if(bt!=null){try{returndefineClass(name,bt,0,bt.length);}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}try{if(getParent()!=null){c=getParent().loadClass(name);}}catch(ClassNotFoundExceptione){//ClassNotFoundExceptionthrownifclassnotfound//fromthenon-nullparentclassloader}if(c!=null){returnc;}}returnnull;}使用Thread的contextClassLoaderJDK中利用线程的contextClassloader去打破双亲委派模型的例子就是Serviceloader， Serviceloader是JDK里面全称是Service Provider Interface，是实现服务提供接口，实现插件的方式，例如JDBC的Driver就是使用JDK的SPI，具体实现是适配不同的数据库，由于Driver是在rt.jar是由BootstrapClassloader加载，而接口实现类是由第三方的jar包提供,所有BootstrapClassLoader就没有办法就在，所以JDK做了一个妥协, 委派给当前线程的contextloader去加载实现类 下面是ServiceLoader的load方法，可以看出是获取当亲线程的contextClassloader去加载的接口的实现类。当前主线程类加载器默认是AppClassloader加载器加载。这样就是违反了双亲委派模型.
publicstatic<S>ServiceLoader<S>load(Class<S>service){ClassLoadercl=Thread.currentThread().getContextClassLoader();returnServiceLoader.load(service,cl);}并行类加载机制前面介绍Classloader的抽象类中loadClass方法，加载开始时，需要获取类全名的锁, 如果用到了并行类加载机制,就会用到. 如果需要使用并行类加载机制,只有再自定义的类加载加一个静态代码块中，增加下面一行。
static{ClassLoader.registerAsParallelCapable();}ClassLoader#registerAsParallelCapable
将自定义继承ClassLoader的类注册到ParallelLoaders的Set集合中.
protectedstaticbooleanregisterAsParallelCapable(){Class<?extendsClassLoader>callerClass=Reflection.getCallerClass().asSubclass(ClassLoader.class);returnParallelLoaders.register(callerClass);}ParallelLoaders类中其实就是维护一个Classloader实现类的Set，其中元素都是调用registerAsParallelCapable注册为并行类加载的classloader，
privatestaticclassParallelLoaders{privateParallelLoaders(){}//thesetofparallelcapableloadertypesprivatestaticfinalSet<Class<?extendsClassLoader>>loaderTypes=Collections.newSetFromMap(newWeakHashMap<Class<?extendsClassLoader>,Boolean>());static{synchronized(loaderTypes){loaderTypes.add(ClassLoader.class);}}/***Registersthegivenclassloadertypeasparallelcapabale.*Returns{@codetrue}issuccessfullyregistered;{@codefalse}if*loader'ssuperclassisnotregistered.*/staticbooleanregister(Class<?extendsClassLoader>c){synchronized(loaderTypes){if(loaderTypes.contains(c.getSuperclass())){//registertheclassloaderasparallelcapable//ifandonlyifallofitssuperclassesare.//Note:givencurrentclassloadingsequence,if//theimmediatesuperclassisparallelcapable,//allthesuperclasseshigherupmustbetoo.loaderTypes.add(c);returntrue;}else{returnfalse;}}}/***Returns{@codetrue}ifthegivenclassloadertypeis*registeredasparallelcapable.*/staticbooleanisRegistered(Class<?extendsClassLoader>c){synchronized(loaderTypes){returnloaderTypes.contains(c);}}}Classloaer构造函数中，
如果Classloader注册过并行类加载器，则创建parallelLockMap的锁的HashMap,
privateClassLoader(Voidunused,ClassLoaderparent){this.parent=parent;if(ParallelLoaders.isRegistered(this.getClass())){parallelLockMap=newConcurrentHashMap<>();package2certs=newConcurrentHashMap<>();domains=Collections.synchronizedSet(newHashSet<ProtectionDomain>());assertionLock=newObject();}else{//nofiner-grainedlock;lockontheclassloaderinstanceparallelLockMap=null;package2certs=newHashtable<>();domains=newHashSet<>();assertionLock=this;}}Classloaer#getClassLoadingLock
在loadClass中获取类锁中，会判断parallelLockMap不为空，会创建一个Object对象作为这个classloader类的锁，然后放入hashMap中. 这样进行类加载过程，就synchonized锁就不是锁Classloader实例的this指针，而是Hashmap中获取加载类全名的锁，这样不同类全名就可以并行加载,这样减少了锁的粒度，提升类加载的速度.
protectedObjectgetClassLoadingLock(StringclassName){Objectlock=this;if(parallelLockMap!=null){ObjectnewLock=newObject();lock=parallelLockMap.putIfAbsent(className,newLock);if(lock==null){lock=newLock;}}returnlock;}总结 \ 本文主要就JDK的阐述了双亲委派模型以及JDk中打破双亲委派的两种方式,最后介绍了JDK中实现并行类加载的实现原理.
