双亲委派机制

双亲委派机制 是Java类加载器（ClassLoader）的核心工作机制，它通过层次化的类加载模型保障了Java程序的稳定性和安全性。

1. 双亲委派的核心机制

双亲委派的核心机制是：当一个类加载器需要加载类时，不会立即尝试自己加载，而是先将请求委派给父类加载器处理。流程如下：

1. 自底向上委派：子类加载器逐层向上委托，直到启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）。
2. 自顶向下尝试加载：若父类加载器无法加载（在自己的搜索范围内未找到类），子类加载器才会尝试加载。

2. 代码示例：ClassLoader.loadClass()

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protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 1. 检查类是否已加载
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            try {
                // 2. 委派给父类加载器
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    // 3. 父类为null时，使用Bootstrap ClassLoader（由JVM实现）
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // 父类加载失败，不立即抛出异常
            }

            if (c == null) {
                // 4. 父类未找到，调用自身的findClass()加载
                c = findClass(name);
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

3. 类加载器的层次结构

Java类加载器分为四层，形成树状结构：

1. Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）：
   • 由C++实现，负责加载 JAVA_HOME/lib 下的核心类（如java.lang.*）。
   • 唯一没有父类的加载器，是其他所有类加载器的根。
2. Extension ClassLoader(扩展类加载器)：
   1. 加载 JAVA_HOME/lib/ext 目录或 java.ext.dirs 指定的类库。
3. Application ClassLoader(应用类加载器):
   1. 加载用户路径（ClassPath）下的类，是 ClassLoader.getSystemClassLoader() 的默认返回值。
4. 自定义ClassLoader:
   1. 用户可继承ClassLoader，重写 findClass() 实现自定义加载逻辑（如从网络、加密文件中加载类）。

4. 双亲委派的优势

1. 安全性：

   1. 防止核心API被篡改：例如自定义 java.lang.Object 类时，由于 Bootstrap ClassLoader已加载核心类，自定义类不会被加载，避免了恶意代码注入。
   2. 沙箱保护机制：通过层级隔离，不同层次的类加载器加载的类无法互相访问（扩展类无法访问应用类）。

2. 避免重复加载：

   1. 类的唯一性标识：一个类由加载它的类加载器和全限定名（如 java.lang.Object）共同确定。双亲委派确保类只被加载一次，避免内存浪费。

3. 保证基础类的一致性：

   1. 所有子类加载器最终都会委托到Bootstrap ClassLoader。确保核心类（如Object、String）全局唯一，避免多版本冲突。

4. 打破双亲委派的场景 虽然双亲委派是默认机制，但在某些场景下需要逆向委派或平级委派：

5. SPI（Service Provider Interface）： JDBC、JNDI等接口由Bootstrap ClassLoader加载，但具体实现（如MySQL驱动）需由线程上下文类加载器（TCCL）加载，打破了双亲委派。

6. OSGi模块化： 每个Bundle使用独立的类加载器，通过图结构的依赖关系实现类共享和隔离。

7. 热部署： 通过自定义类加载器重新加载修改后的类（如Tomcat对JSP的热更新）。

5. 自定义类加载器

自定义类加载器需遵循双亲委派：

继承ClassLoader，重写findClass()（而非loadClass()，否则需手动实现委派逻辑）。 在findClass()中从指定路径（如文件、网络）读取类字节码，调用defineClass()生成类对象。

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public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name); // 从自定义路径加载字节码
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }
}