双亲委派机制

简要回答

• 双亲委派机制是Java类加载器的一种类加载策略，该机制的核心思想是如果一个类加载器收到了类加载请求，默认先将该请求委托给父类加载器进行加载，如果父类加载器无法完成该加载任务，才会尝试自行加载。

详细回答

• JVM中有三类类加载器，分别是启动类加载器Bootstrap ClassLoader,扩展类加载器Extension ClassLoader和系统类加载器System ClassLoader。启动类加载器加载的是%JAVA_HOME%/jre/lib目录下的Java核心类库；扩展类加载器加载的是%JAVA_HOME%/jre/lib/ext目录下的Java扩展类库；系统类加载器加载的是应用程序类路径（classpath）下的类库。除此之外，用户也可以自定义类加载器，可以加载用户指定目录下的Class文件。
• 类加载器之间是父子关系，启动类加载器是最顶层的类加载器，扩展类加载器是启动类加载器的子加载器，系统类加载器又是扩展类加载器的子加载器。
• 当类加载器收到类加载的请求时，会先检查该类是否已经被加载过，如果已经加载则直接返回该类的引用；否则会委托给父类加载器加载该类，直到顶层的启动类加载器；父类加载器如果无法加载，当前类加载器才会尝试自行加载，也就是调用自己的findClass()方法。如果当前的类加载器也无法加载这个类，那么它会抛出一个ClassNotFoundException异常。
• 优点：
  1. 所有的加载请求都会传递到启动类加载器，可以避免不同类重复加载相同类的情况，可以保证类的唯一性。
  2. 核心类被顶层加载器加载一次所有的子加载器就能共享这个类，可以实现类的复用。
  3. 启动类加载器加载Java的核心类库，可以防止不可信的类假冒核心类，能够增强程序安全性。
  4. 实现了不同层次的类加载器服务于不同的类加载需求，例如启动类加载器加载核心类库，扩展类加载器加载扩展类库，应用程序类加载器加载用户代码，各个层级类加载器的职责清晰。
• 缺点：
  1. 类加载过程需要不断的委托给父类加载器，可能会导致实际应用中类加载的灵活性降低。
  2. 在类数量多或者层次比较深的情况下，类加载所需的时间可能会增加。

知识图解

1. 双亲委派机制示意图

知识扩展

1. 扩展：

• 打破双亲委派机制
  • 在自定义加载器时，需要继承ClassLoader类，并重写findClass方法，无法被父类加载的类会通过这个方法加载。但是如果希望打破双亲委派机制，则需要重写loadClass()方法，实现自己指定项目需求。
  • 例如Tomcat服务器就自定义了类加载器WebAppClassLoader用以打破双亲委派机制，每个Web应用的WebAppClassLoader会优先加载Web应用目录下的类实现类，不会委托父类，避免不同Web应用的同名类冲突，实现类隔离。
• 启动类加载器
  • 由C/C++语言实现的，属于JVM内核组件，没有对应的Java类对象，因此如果在代码中获取由启动类加载器加载的类时会返回null，无法返回启动类加载器实例。

1. 面试官可能追问：

• Q1：如果两个不同的类加载器加载了同一个全限定名的类，这两个类在JVM中是一个类吗？
  • 不是。JVM判断两个类是否相同，需要全限定名和加载它们的类加载器都相同，如果类加载器不同，JVM会视为两个独立的类，此时使用instanceof判断或强制转换会抛出ClassCastException异常。
• Q2：如果父类加载器加载的类依赖了由子类加载器加载的类，会发生什么？
  • 会导致类加载失败，因为父类加载器无法委托子类加载器加载类，所以父类加载时会找不到类而抛出ClassNotFoundException异常。
  • 可以使用线程上下文类加载器来解决，可以在父类加载器加载的类中获取子类的加载器并进行加载，从而绕过双亲委派从下而上的委托机制。
  • 例如JDBC加载数据库驱动，DriverManager由启动类加载器加载，需要通过上述方法加载应用类路径下的驱动类。