什么是类加载的委派模型？

简介

Java语言采用的是基于类的面向对象编程思想，当Java程序需要使用一个类时，它会根据类的名称来寻找对应的字节码文件，并将字节码文件加载到JVM中。类加载的委派模型是指，当Java程序需要加载一个类时，先委派父类加载器去加载该类，如果父类加载器无法加载该类，则交给当前类加载器自行加载。

工作原理

类加载的委派模型是Java虚拟机(JVM)用来保证Java核心api不被篡改的重要机制之一。在JVM创建时，会设置一个系统类加载器，所有其他的类加载器都是由系统类加载器创建的。类加载器按照父子关系形成了一个树形结构，每个类加载器实例都有一个指向其父类加载器实例的引用。

在实际加载一个类时，JVM会依次将该任务委派给当前线程的父类加载器实例去完成。如果父类加载器可以成功加载该类，加载过程结束。如果父类加载器无法完成加载任务，则将任务转交给他的父类加载器，直到顶层的启动类加载器为止。如果启动类加载器依然找不到要加载的类，则会抛出ClassNotFoundException异常。

这个过程中，一个类被加载时，本质上只是其对应的.class文件被读取到了JVM中，并在JVM的内存区域中生成一个代表该类的Class对象，这个Class对象对于JVM来说是唯一的，即同一个类被加载多次，JVM都只会为其生成一个Class对象。

示例

示例1：

示例代码：

public class MyClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        //获取系统类加载器
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        System.out.println("系统类加载器：" + appClassLoader);

        //获取系统类加载器的父类加载器——扩展加载器
        ClassLoader extensionClassLoader = appClassLoader.getParent();
        System.out.println("扩展类加载器：" + extensionClassLoader);

        //获取扩展类加载器的父类加载器——启动类加载器
        ClassLoader bootstrapClassLoader = extensionClassLoader.getParent();
        System.out.println("启动类加载器：" + bootstrapClassLoader);
    }
}

该示例代码输出：

系统类加载器：jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@2b193f2d
扩展类加载器：jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@1f96302d
启动类加载器：null

示例2：

示例代码：

public class ClassLoaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取一个系统类加载器
        ClassLoader systemClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        // 通过系统类加载器加载一个类
        Class<?> clazz = systemClassLoader.loadClass("java.lang.String");
        // 打印该类的类加载器——因为是由系统类加载器加载的，所以输出是AppClassLoader
        System.out.println("类加载器：" + clazz.getClassLoader());
    }
}

该示例代码输出：

类加载器：jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@2b193f2d

总结

类加载器的委派模型是Java虚拟机保证api被加载时不被篡改的重要机制之一。在使用ClassLoader类加载器加载类时，其实是按照委派模型去执行，在每次委派给父ClassLoader加载类时，都会先到其父ClassLoader中查找是否已经加载。这种机制避免了类名相同但来源不同的类出现混乱，从而保证了Java程序的安全性。