Java面试宝典：什么是Java中的双亲委派模型？

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回答重点

双亲委派模型是Java类加载机制的设计模式之一 。它的核心思想是：类加载器在加载某个类时，会先委派给父类加载器去加载，父类加载器无法加载时，才由当前类加载器自行去加载。

工作流程：

1. 当前类加载器收到一个类加载的请求
2. 当前类加载器会将这个请求委托给它的父类加载器去加载
3. 父类加载器再将请求向上继续委派，直到达到Bootstrap类加载器
4. 如果Bootstrap类加载器无法加载目标类（即不在其加载范围内），加载请求回到下一级（即扩展类加载器），由它尝试加载类
5. 如果到达当前类加载器仍然无法加载，则抛ClassNotFountExeption异常

详细解释

三种类加载器

Java 中的类加载器分为以下三类：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）

   • 职责：负责加载 JVM 的核心类库。
   • 加载范围：
     • /lib 目录，例如 rt.jar。
     • 被 -Xbootclasspath 指定的路径下的类。
   • 实现方式：由 C++ 实现，是 JVM 的一部分。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）

   • 职责：加载 JVM 扩展功能的类库。
   • 加载范围：
     • /lib/ext 目录。
     • 系统属性 java.ext.dirs 指定的路径下的类。
   • 实现方式：由 java.lang.ClassLoader 继承实现。

3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader）

   • 职责：加载用户定义类路径（classpath）下的类。
   • 加载范围：
     • 开发者编写的类和资源文件。
   • 特性：是 Java 中默认的类加载器。若未自定义类加载器，则所有类将由此加载。

为什么要有双亲委派机制？

1. 避免类的重复加载： 确保同一个类不会被重复加载。当某个类已经被加载到内存中时（例如基础类库中的java.lang.Object，或系统中已有的一些核心类），其他类加载器如果再想加载该类，就会通过双亲委派机制交给已有的类加载器处理，避免重复加载。

2. 提高安全性： 通过将核心类交由顶层类加载器（如Bootstrap ClassLoader）加载，防止核心API被篡改。这样任何用户自定义的类加载器都无法替代Java的核心类，保护了运行时环境的完整性和安全性。

3. 保证一致性： Java提供的核心类库（Java API）在任何环境下都应该是一致的，通过双亲委派机制，确保了无论在什么自定义类加载器下，核心类库总是由系统的父类加载器来加载的，这保证了Java应用程序在不同环境下的一致行为。

4. 简化系统架构： 双亲委派模型简化了Java虚拟机对类及其依赖的管理，使类加载器之间形成一种树状结构，使得系统架构更为简明，减少了类加载器之间的复杂交互。

那你知道有违反双亲委派的例子吗？

典型违反双亲委派的例子就是JDBC
JDBC 的接口是类库定义的，但实现在各大数据库厂商提供的 jar 包中，通过启动类加载器找不到这个实现类，所以需要应用程序加载器完成这个任务，这就违反了自下而上的委托机制。

具体做法是搞了个线程上下文类加载器，通过 setContextClassLoader () 默认设置了应用程序类加载器，然后通过 Thread.current.currentThread ().getContextClassLoader () 获得类加载器来加载。

这是一个具体的例子，实际上 Java 的 SPI 机制都违反了双亲委派模型。因为 SPI 允许开发者在类路径中自定义服务实现，通常通过线程上下文类加载器来加载 SPI 实现类，绕过了父类加载器。

除此之外，在 Java EE 容器（如 Tomcat、WebLogic）中，每个 Web 应用有自己的类加载器，应用级别的类加载器优先加载应用的类库，而不是父类加载器。所以它们也违反了双亲委派。

请你自定义一个类加载器？

继承ClassLoader类冲洗额findClass方法即可实现

1. import java.io.*;
3. public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
5. private String classPath;
7. // 构造方法，传入类文件路径
8. public CustomClassLoader(String classPath) {
9. this.classPath = classPath;
10. }
12. // 重写 findClass 方法
13. @Override
14. protected Class<!--?--> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
15. try {
16. // 将类名转换为路径
17. String fileName = classPath + name.replace('.', '/') + ".class";
19. // 读取类文件
20. byte[] classData = loadClassData(fileName);
21. if (classData == null) {
22. throw new ClassNotFoundException("Class file for " + name + " not found");
23. }
25. // 将字节数组转换为 Class 对象
26. return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
27. } catch (IOException e) {
28. throw new ClassNotFoundException("Error reading class file for " + name, e);
29. }
30. }
32. // 加载类文件为字节数组
33. private byte[] loadClassData(String fileName) throws IOException {
34. File file = new File(fileName);
35. if (!file.exists()) {
36. return null;
37. }
39. try (InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
40. ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream()) {
42. byte[] buffer = new byte[1024];
43. int bytesRead;
44. while ((bytesRead = inputStream.read(buffer)) != -1) {
45. outputStream.write(buffer, 0, bytesRead);
46. }
48. return outputStream.toByteArray();
49. }
50. }
52. public static void main(String[] args) {
53. try {
54. // 指定 .class 文件的路径
55. String classPath = "/path/to/classes/";
57. // 创建自定义类加载器
58. CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader(classPath);
60. // 类的全限定名，例如 "com.example.MyClass"
61. String className = "com.example.MyClass";
63. // 使用自定义类加载器加载类
64. Class<!--?--> loadedClass = customClassLoader.loadClass(className);
66. // 打印加载的类信息
67. System.out.println("Class loaded: " + loadedClass.getName());
68. System.out.println("Class loader: " + loadedClass.getClassLoader());
70. // 调用类的默认构造方法创建一个实例
71. Object instance = loadedClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
72. System.out.println("Instance created: " + instance);
74. } catch (Exception e) {
75. e.printStackTrace();
76. }
77. }
78. }

复制代码

这这段自定义类加载器代码实现了一个能够从指定路径加载 .class 文件的功能，通过覆写 ClassLoader 的 findClass 方法，动态读取类文件并将字节数据转换为 Java 的 Class 对象。构造函数接受类路径，findClass 方法处理类名转路径的转换并加载数据，而 loadClassData 方法则负责读取文件内容。主方法演示了如何使用该类加载器加载并实例化特定类，此设计适用于动态扩展应用功能及处理特殊环境下的类加载需求。

双亲委派机制先自下而上委托，再自上而下加载，那为什么不直接自上而下加载？

双亲委派机制的自上而下加载策略旨在维护Java类加载的安全性和一致性，通过优先委托给父类加载器先加载类，避免了同名类在多个加载器中引发的冲突与不一致性，确保系统核心类（如 java.lang 包）不被恶意修改，从而有效防止类篡改和安全漏洞。此外，该机制通过重用父加载器已加载的类，提高了性能，遵循单一职责原则，从而降低了系统的复杂性与耦合性。这一设计不仅增强了Java运行时环境的稳定性，也为开发者提供了一个更安全可靠的类加载框架。