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什么是Java中的双亲委派机制_保证类加载安全的面向对象设计

P粉602998670

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发布时间:2026-02-26 11:44:03

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来源于php中文网

原创

双亲委派机制是类加载器间的协作约定,确保核心类由bootstrapclassloader加载以避免替换;它不提供加密或字节码校验,也非自动安全开关。

什么是java中的双亲委派机制_保证类加载安全的面向对象设计

双亲委派机制不是Java的“安全开关”,而是类加载器之间的协作约定

它不自动防止恶意代码,也不加密或校验字节码;它的作用是通过固定加载顺序,让核心类(比如 java.lang.String)只能由 BootstrapClassLoader 加载,避免被用户自定义类加载器替换——这才是“安全”的实际含义。

常见错误现象:NoClassDefFoundErrorClassCastException 在模块间传递对象时突然出现,往往是因为两个类加载器各自加载了同名类,JVM 视为不同类型。

  • 所有自定义类加载器必须重写 loadClass() 时先调用 parent.loadClass(name),不能直接覆盖默认逻辑
  • 想绕过双亲委派?只有在 findClass() 阶段自己读取字节码并调用 defineClass(),但 loadClass() 里仍要保留委托链
  • OSGi、Tomcat、Spring Boot 的 LaunchedURLClassLoader 都是显式打破双亲委派的典型,但它们各自实现了更细粒度的隔离规则,不是简单“禁用”

为什么 Thread.getContextClassLoader() 经常成为破环双亲委派的入口

很多框架(如 JDBC、JAXB、SLF4J)依赖线程上下文类加载器去加载用户提供的实现类,而这个加载器通常是 AppClassLoader 或自定义加载器,它和当前类的加载器(可能是 BootstrapClassLoader)不在同一条委托链上。

使用场景:你写了一个数据库驱动 com.example.MyDriver,放在 WEB-INF/lib 下,但 java.sql.DriverManager 是 Bootstrap 加载的,它必须通过 Thread.currentThread().getContextClassLoader() 去找你的驱动类。

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  • 不要在静态初始化块或 ClassLoader.getSystemClassLoader() 中硬编码加载业务类——它可能找不到你放的 jar
  • Web 应用中,ServletContext.getClassLoader()Thread.currentThread().getContextClassLoader() 通常一致,但不能假设永远相等
  • Spring Boot 的 LaunchedURLClassLoaderBOOT-INF/classesBOOT-INF/lib 加入自己的路径,但它仍把 parent 设为 AppClassLoader,所以对 java.* 还是委托上去

defineClass()findClass() 的分工容易混淆

defineClass() 是 JVM 提供的本地方法,负责把字节数组转成 Class 对象,它不做任何验证,也不触发链接;findClass() 是模板方法,由子类实现“从哪读字节码”,然后交给 defineClass() 处理。

错误写法:loadClass() 里直接 new 字节数组再 defineClass(),跳过了委托,也绕过了双亲委派检查。

  • 正确流程:重写 findClass(String name) → 读取字节码 → 调用 defineClass(name, b, off, len) → 返回 Class
  • defineClass() 不会解析常量池、不校验签名,这些在后续链接阶段才做;如果字节码非法,会在 resolveClass() 或首次使用时抛 VerifyError
  • 自定义类加载器若需热替换,必须确保旧 Class 实例已无引用,否则 defineClass() 生成的新类无法被 GC,容易 OOM

模块系统(JPMS)下双亲委派基本失效,但替代机制更严格

JDK 9+ 引入模块后,ClassLoader 不再是唯一类来源,ModuleLayerConfiguration 控制哪些模块能看见哪些包。此时 loadClass() 可能返回 ClassNotFoundException,不是因为没委托,而是模块未导出或未读取。

典型报错:java.lang.NoClassDefFoundError: javax/xml/bind/annotation/XmlRootElement —— 不是类加载器问题,是 java.xml.bind 模块默认不开启,且未加到 --add-modules

  • 模块路径(--module-path)上的 jar 不进 AppClassLoader,而是由 ModuleClassLoader 管理,它不参与传统双亲委派
  • Class.forName("xxx") 默认使用当前类的类加载器,不是上下文类加载器;跨模块反射需显式用 Module.addOpens()
  • Spring Boot 2.3+ 默认排除 javax.* 相关 starter,就是为适配 JPMS 的模块拆分,不是“兼容性补丁”

真正难处理的,是双亲委派与模块系统的交界处:比如一个模块内定义了服务接口,另一个模块提供实现,而类加载器链和模块读取关系不一致,这时 ServiceLoader 就可能找不到实现类——这已经不是“要不要委托”的问题,而是“谁有权限看到谁”的问题。

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