可以打破双亲委派机制吗

JUC

Java

发布日期: 2024-10-21

文章字数: 1.4k

阅读时长: 5 分

1.什么是双亲委派模型

双亲委派模型（Parents Delegation Model）默认的类加载逻辑是：一个类加载器首先将类加载请求转发到父类加载器，只有当父类加载器无法完成时才尝试自己加载。

双亲委派机制的优点：

可以避免某一个类被重复加载，当父类已经加载后则无需重复加载，保证全局唯一性
Java 类随着它的类加载器一起具有一种带有优先级的层次关系，从而使得基础类得到统一
保护程序安全，防止类库的核心 API 被随意篡改

例如：在工程中新建 java.lang 包，接着在该包下新建 String 类，并定义 main 函数
```
public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("demo info");
    }
}
```
此时执行 main 函数会出现异常，在类 java.lang.String 中找不到 main 方法。因为JVM的启动类加载器 Bootstrap ClassLoader会优先加载 java.lang 包下的原生 String 类，而用户自定义的String类会被忽略。

2.怎样打破双亲委派模型

双亲委派机制的缺点：检查类是否加载的委托过程是单向的，这个方式虽然从结构上看比较清晰，使各个 ClassLoader 的职责非常明确，但顶层的 ClassLoader 无法访问底层的 ClassLoader 所加载的类（可见性）

双亲委派模型并不是一个具有强制性约束的模型，而是 Java 设计者推荐给开发者的类加载器实现方式

破坏双亲委派模型的方式：

自定义 ClassLoader
- 如果不想破坏双亲委派模型，只需要重写 findClass 方法
- 如果想要去破坏双亲委派模型，需要去**重写 loadClass **方法
- 双亲委派的逻辑在loadClass方法中，所以必须重写loadClass才能破坏机制，而findClass只是加载类的一种方式，不涉及委派逻辑。因此，正确的做法是覆盖loadClass，跳过父类加载器的调用，直接加载类。
引入线程上下文类加载器

Java 提供了很多服务提供者接口（Service Provider Interface，SPI），允许第三方为这些接口提供实现。常见的有 JDBC、JCE、JNDI 等。这些 SPI 接口由 Java 核心库来提供，而 SPI 的实现代码则是作为 Java 应用所依赖的 jar 包被包含进类路径 classpath 里，SPI 接口中的代码需要加载具体的实现类：
- SPI 的接口是 Java 核心库的一部分，是由引导类加载器来加载的
- SPI 的实现类是由系统类加载器加载，引导类加载器是无法找到 SPI 的实现类，因为双亲委派模型中 BootstrapClassloader 无法委派 AppClassLoader 来加载类
JDK 开发人员引入了线程上下文类加载器（Thread Context ClassLoader），这种类加载器可以通过 Thread 类的 setContextClassLoader 方法进行设置线程上下文类加载器，在执行线程中抛弃双亲委派加载模式，使程序可以逆向使用类加载器，使 Bootstrap 加载器拿到了 Application 加载器加载的类，破坏了双亲委派模型
实现程序的动态性，如代码热替换（Hot Swap）、模块热部署（Hot Deployment）

IBM 公司主导的 JSR一291（OSGiR4.2）实现模块化热部署的关键是它自定义的类加载器机制的实现，每一个程序模块（OSGi 中称为 Bundle）都有一个自己的类加载器，当更换一个 Bundle 时，就把 Bundle 连同类加载器一起换掉以实现代码的热替换，在 OSGi 环境下，类加载器不再双亲委派模型推荐的树状结构，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 将按照下面的顺序进行类搜索:
1. 将以 java.* 开头的类，委派给父类加载器加载
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，如果在就委派给 Fragment Bundle 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，类查找失败
热替换是指在程序的运行过程中，不停止服务，只通过替换程序文件来修改程序的行为，热替换的关键需求在于服务不能中断，修改必须立即表现正在运行的系统之中。