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在Java里什么是双亲委派模型_Java类加载安全原理解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-01 14:15:38

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来源于php中文网

原创

双亲委派是类加载的向上委托责任链机制:AppClassLoader先委托ExtClassLoader,再委托BootstrapClassLoader,仅当顶层失败才自救加载;其核心在loadClass()三步逻辑,且打破需重写loadClass()而非仅findClass()。

在java里什么是双亲委派模型_java类加载安全原理解析

双亲委派不是“父母双亲”,而是“向上委托”的加载规则

双亲委派模型本质是一条类加载的「责任链」:当 AppClassLoader 收到加载 com.example.User 的请求时,它不会立刻去 classpath 查,而是先调用 parent.loadClass() 把请求甩给 ExtClassLoader;后者再甩给 BootstrapClassLoader;只有顶层加载器在 $JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar 里找不到,请求才一级级退回,最终由应用类加载器自己调用 findClass() 去磁盘加载。

这个机制不是靠继承实现的——BootstrapClassLoader 是 C++ 实现、没有 Java 对象,ExtClassLoaderAppClassLoader 虽然继承自 URLClassLoader,但父子关系靠的是构造时传入的 parent 引用,不是 extends 关系。

为什么必须有这层委托?三个现实问题逼出来的

不走双亲委派,JVM 立刻出事:

  • 安全崩塌:你写个 java.lang.String 类,放在 lib/ 下,若应用类加载器直接加载,就覆盖了 JVM 自带的 String——所有 equals()hashCode() 都可能被篡改,SystemClassLoader 等核心类同理
  • ClassCastException 频发:两个不同加载器(比如 Tomcat 的两个 WebApp)各自加载了同一个 org.apache.commons.lang3.StringUtils,JVM 视为两个完全无关的类,哪怕字节码一模一样,强制转型就会抛异常
  • 内存浪费+启动变慢:每个类加载器都重复加载 java.util.ArrayList,元空间里堆一堆相同类,GC 压力大,类初始化逻辑还可能执行多次

loadClass() 方法里藏着整个模型的开关

真正实现双亲委派的是 ClassLoader.loadClass(String, boolean) 的默认逻辑。它的关键分支就三步:

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  • 先查缓存:findLoadedClass(name) —— 已加载过直接返回,避免重复加载
  • 再委派父类:if (parent != null) parent.loadClass(name, false);父为 null 时调用 findBootstrapClassOrNull(name)(底层 native 方法)
  • 最后自救:c == null 且父全部失败 → 调用 findClass(name),这个方法是空的,**必须由子类重写**才能真正从文件/网络/数据库读取字节码

注意:findClass() 不做委派,只负责“找字节码”;而 defineClass() 才是把字节码转成 Class 对象的临门一脚。很多自定义加载器漏掉 defineClass(),结果字节码读到了却没变成类,报 NoClassDefFoundError

打破双亲委派不是“破坏”,而是解决特定场景的刚需

Tomcat、OSGi、JDBC 驱动加载都在主动绕开它:

  • JDBC 4.0+ServiceLoader.load(Driver.class) 用线程上下文类加载器(Thread.currentThread().getContextClassLoader())去加载 META-INF/services/java.sql.Driver,否则 BootstrapClassLoader 根本看不见你 mysql-connector-java.jar 里的实现类
  • Web 容器隔离:Tomcat 为每个 WebApp 创建独立的 WebAppClassLoader,并**重写 loadClass(),先自己 findClass(),失败再委派父类**——这样就能让两个 App 各自用不同版本的 Spring,互不干扰
  • 热更新/插件化:每次重新加载插件时 new 一个新类加载器,旧类加载器连同它加载的所有类可被 GC,避免内存泄漏;但要注意静态字段、线程局部变量、JNI 资源等残留引用

真正容易踩的坑是:以为重写了 findClass() 就算打破委派,其实没动 loadClass(),请求照样先往上跑;或者打破后忘了清理类加载器引用,导致 PermGen / Metaspace 溢出。

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