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Java类加载机制是什么 Java双亲委派模型【原理】

星降

星降

发布时间:2025-12-12 12:05:09

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来源于php中文网

原创

Java类加载机制是按需懒加载.class文件并生成Class对象的过程,采用双亲委派模型:启动类加载器(C++实现)、扩展类加载器、应用程序类加载器构成父子委派链,确保核心类不被篡改、避免重复加载、保障类唯一性;可自定义加载器或在Tomcat、SPI等场景破坏委派。

java类加载机制是什么 java双亲委派模型【原理】

Java类加载机制,本质是把.class字节码文件读入JVM内存,并生成对应的java.lang.Class对象的过程。它不是一次性全量加载,而是按需懒加载——只有在首次使用(如new对象、调用静态方法、反射获取Class等)时才触发。

类加载器的三层结构

JVM自带三类核心类加载器,构成逻辑上的父子委派链(非Java继承关系):

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader):C++实现,加载JAVA_HOME/jre/lib下的核心类(如rt.jar中的java.lang.Object),Java代码中不可见(返回null
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader):加载JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下的扩展jar,父加载器是Bootstrap
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader):也叫系统类加载器,加载classpath路径下的用户类,父加载器是Extension

你还可以继承java.lang.ClassLoader写自定义加载器,用于从网络、数据库或加密包中加载类。

双亲委派模型的核心流程

当某个类加载器收到加载请求(比如AppClassLoader要加载com.example.User),它不直接动手,而是按以下顺序执行:

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  • 先检查自己是否已加载过该类(缓存命中则直接返回)
  • 没加载过,就委托给父加载器(loadClass()调用父类的同名方法)
  • 一路向上,直到Bootstrap;若Bootstrap也无法加载(比如找不到com.example.User),就逐级向下回退
  • 最终由最初发起请求的加载器(如AppClassLoader)真正去读取字节码、解析并定义类

整个过程像“先请示、再动手”,不是所有加载器都平等竞争,而是有明确优先级。

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为什么必须用双亲委派?

它解决三个关键问题:

  • 防止核心类被篡改:比如你自己写了java.lang.String,双亲委派会让Bootstrap先尝试加载——它早就在rt.jar里加载过了,所以你的版本根本不会被用上
  • 避免重复加载:同一个类(相同全限定名 + 相同加载器)只被加载一次,不同加载器加载的同名类也被视为不同类(ClassA != ClassB),保证类型安全
  • 保障类的唯一性与一致性:所有java.*类都由Bootstrap加载,所有javax.*扩展类由Extension加载,应用类由App加载——层级即信任等级

什么时候会破坏双亲委派?

标准机制很健壮,但某些场景需要绕过它:

  • Tomcat等Web容器:每个Web应用有自己的类加载器,优先加载WEB-INF/classeslib,而不是委派给AppClassLoader,避免应用间类冲突
  • SPI服务加载(如JDBC):用线程上下文类加载器(Thread.currentThread().getContextClassLoader())反向委托,让Bootstrap能加载到应用提供的Driver实现
  • 热部署/插件化系统:如JVM-Sandbox、OSGi,通过自定义loadClass()逻辑实现隔离与动态替换

破坏的前提是清楚后果——比如绕过委派后,要自行处理类可见性、资源隔离和内存泄漏风险。

基本上就这些。理解双亲委派,关键不在背流程,而在明白它用“层级+缓存+委派”换来了安全、稳定和可预测——不是设计得复杂,而是不敢简单。

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