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面试官:什么是双亲委派模型?

作者:王磊
  • 2023-02-03
    陕西
  • 本文字数:2001 字

    阅读完需:约 7 分钟

双亲委派模型是 Java 类加载器的一种工作模式,通过这种工作模式,Java 虚拟机将类文件加载到内存中,这样就保证了 Java 程序能够正常的运行起来。那么双亲委派模型究竟说的是啥呢?接下来我们一起来看。

1.类加载器

双亲委派模型针对的是 Java 虚拟机中三个类加载器的,这三个类加载器分别是:


  1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

  2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader)

  3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)


如下图所示:



这 3 个类加载器的作用如下。

1.1 启动类加载器

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)是由 C++ 实现的,它是用来加载 <JAVA_HOME>\jre\lib\rt.jar 和 resources.jar 等 jar 包的,如下图所示:



接下来我们写个代码测试一下 rt 类加载器的打印:


public class ClassLoaderExample {    public static void main(String[] args) {        // rt 类下的 ClassLoader 打印        System.out.println("rt classloader:" + String.class.getClassLoader());    }}
复制代码


以上程序的执行结果如下图所示:



问题来了,为什么打印的不是“Bootstrap ClassLoader”而是 null 呢?这是因为启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)是由 C++ 实现的,而这个 C++ 实现的类加载器在 Java 中是没有与之对应的类的,所以拿到的结果是 null。

1.2 扩展类加载器

扩展类加载器是用来加载 <JAVA_HOME>\jre\lib\ext 目录下 jar 包的,如下图所示:



接下来我们使用代码来演示一下 ext 类加载器,示例代码如下:


public class ClassLoaderExample {    public static void main(String[] args) {        // ext 类下 classloader 打印        System.out.println("ext classloader:" +                sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService.class.getClassLoader());    }}
复制代码


以上程序的执行结果如下图所示:


1.3 应用程序类加载器

应用程序类加载器是用来加载 classpath 也就是用户的所有类的,接下来我们写代码测试一下应用程序类加载器的打印,实现代码如下:


public class ClassLoaderExample {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("application classloader:" +                ClassLoaderExample.class.getClassLoader());    }}
复制代码


以上程序的执行结果如下图所示:


2.双亲委派模型

双亲委派模型的执行流程是这样的:1、当加载一个类时,会先从应用程序类加载器的缓存里查找相应的类,如果能找到就返回对象,如果找不到就执行下面流程;


2、在扩展加载器缓存中查找相应的类,如果能找到就返回对象,如果找不到就继续下面流程;


3、在启动类加载器中查询相应的类,如果找到就返回对象,如果找不到就继续下面流程;


4、在扩展加载器中查找并加载类,如果能找到就返回对象,并将对象加入到缓存中,如果找不到就继续下面流程;


5、在应用程序类加载器中查找并加载类,如果能找到就返回对象,并将对象加入到缓存中,如果找不到就返回 ClassNotFound 异常。


加载流程如下图所示:



一般“双亲”指的是“父亲”和“母亲”,而在这里“双亲”指的是类加载类先向上找,再向下找的流程就叫做双亲委派模型。

3.优缺点分析

3.1 优点

双亲委派模型的优点有两个:1、安全。2、避免重复加载。

3.1.1 安全

在安全方面的表现时,当使用双亲委派模型时,用户就不能伪造一些不安全的系统类了,比如 jre 里面已经提供了 String 类在启动类加载时加载,那么用户自定义再自定义一个不安全的 String 类时,按照双亲委派模型就不会再加载用户定义的那个不安全的 String 类了,这样就可以避免非安全问题的发生了。

3.1.2 避免重复加载

使用双亲委派模型也可以避免一个类被重复加载,当一个类被加载之后,因为使用的双亲委派模型,这样不会出现多个类加载器都将同一个类重复加载的情况了。

3.2 缺点

双亲委派模型的典型问题是加载 SPI 实现类的场景,比如 JNDI(Java Naming and Directory Interface,Java 命名与目录接口)服务,它的代码由启动类加载器去加载(在 JDK 1.3 时放进 rt.jar),但 JNDI 的目的就是对资源进行集中管理和查找,它需要调用独立厂商实现部部署在应用程序的 classpath 下的 JNDI 接口提供者(SPI, Service Provider Interface)的代码,但启动类加载器不可能“认识”之些代码,这就双亲委派模型的问题,JDBC 也是同样的问题。

总结

双亲委派模型是和 Java 中多个类加载器(启动类加载器、扩展加载器、应用程序类加载器)的运行规则,通过这个(双亲委派模型)规则可以避免类的非安全问题和类被重复加载的问题,但它也遇到了一些问题,比如 JNDI 和 JDBC 不能通过这个规则进行加载,它需要通过打破双亲委派的模型的方式来加载。


本文已收录到 Gitee 开源仓库《Java 面试指南》,其中包含的内容有:Redis、JVM、并发、并发、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、设计模式、消息队列等模块。Java 面试有它就够了:https://gitee.com/mydb/interview

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