面试官：什么是双亲委派模型？

时间：2023-02-03 09:07:29

双亲委派模型是 Java 类加载器的一种工作模式，通过这种工作模式，Java 虚拟机将类文件加载到内存中，这样就保证了 Java 程序能够正常的运行起来。那么双亲委派模型究竟说的是啥呢？接下来我们一起来看。

1.类加载器

双亲委派模型针对的是 Java 虚拟机中三个类加载器的，这三个类加载器分别是：

  1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
  2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
  3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader）

如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？
这 3 个类加载器的作用如下。

1.1 启动类加载器

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）是由 C++ 实现的，它是用来加载 <JAVA_HOME>\jre\lib\rt.jar 和 resources.jar 等 jar 包的，如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？
接下来我们写个代码测试一下 rt 类加载器的打印：

public class ClassLoaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        // rt 类下的 ClassLoader 打印
        System.out.println("rt classloader：" + String.class.getClassLoader());
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？
问题来了，为什么打印的不是“Bootstrap ClassLoader”而是 null 呢？
这是因为启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）是由 C++ 实现的，而这个 C++ 实现的类加载器在 Java 中是没有与之对应的类的，所以拿到的结果是 null。

1.2 扩展类加载器

扩展类加载器是用来加载 <JAVA_HOME>\jre\lib\ext 目录下 jar 包的，如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？
接下来我们使用代码来演示一下 ext 类加载器，示例代码如下：

public class ClassLoaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        // ext 类下 classloader 打印
        System.out.println("ext classloader：" +
                sun.net.spi.nameservice.dns.DNSNameService.class.getClassLoader());
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？

1.3 应用程序类加载器

应用程序类加载器是用来加载 classpath 也就是用户的所有类的，接下来我们写代码测试一下应用程序类加载器的打印，实现代码如下：

public class ClassLoaderExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("application classloader：" +
                ClassLoaderExample.class.getClassLoader());
    }
}

以上程序的执行结果如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？

2.双亲委派模型

双亲委派模型的执行流程是这样的：
1、当加载一个类时，会先从应用程序类加载器的缓存里查找相应的类，如果能找到就返回对象，如果找不到就执行下面流程；

2、在扩展加载器缓存中查找相应的类，如果能找到就返回对象，如果找不到就继续下面流程；

3、在启动类加载器中查询相应的类，如果找到就返回对象，如果找不到就继续下面流程；

4、在扩展加载器中查找并加载类，如果能找到就返回对象，并将对象加入到缓存中，如果找不到就继续下面流程；

5、在应用程序类加载器中查找并加载类，如果能找到就返回对象，并将对象加入到缓存中，如果找不到就返回 ClassNotFound 异常。

加载流程如下图所示：
面试官：什么是双亲委派模型？
一般“双亲”指的是“父亲”和“母亲”，而在这里“双亲”指的是类加载类先向上找，再向下找的流程就叫做双亲委派模型。

3.优缺点分析

3.1 优点

双亲委派模型的优点有两个：
1、安全。
2、避免重复加载。

3.1.1 安全

在安全方面的表现时，当使用双亲委派模型时，用户就不能伪造一些不安全的系统类了，比如 jre 里面已经提供了 String 类在启动类加载时加载，那么用户自定义再自定义一个不安全的 String 类时，按照双亲委派模型就不会再加载用户定义的那个不安全的 String 类了，这样就可以避免非安全问题的发生了。

3.1.2 避免重复加载

使用双亲委派模型也可以避免一个类被重复加载，当一个类被加载之后，因为使用的双亲委派模型，这样不会出现多个类加载器都将同一个类重复加载的情况了。

3.2 缺点

双亲委派模型的典型问题是加载 SPI 实现类的场景，比如 JNDI（Java Naming and Directory Interface，Java 命名与目录接口）服务，它的代码由启动类加载器去加载(在 JDK 1.3 时放进 rt.jar)，但 JNDI 的目的就是对资源进行集中管理和查找，它需要调用独立厂商实现部部署在应用程序的 classpath 下的 JNDI 接口提供者（SPI, Service Provider Interface）的代码，但启动类加载器不可能“认识”之些代码，这就双亲委派模型的问题，JDBC 也是同样的问题。

总结

双亲委派模型是和 Java 中多个类加载器（启动类加载器、扩展加载器、应用程序类加载器）的运行规则，通过这个（双亲委派模型）规则可以避免类的非安全问题和类被重复加载的问题，但它也遇到了一些问题，比如 JNDI 和 JDBC 不能通过这个规则进行加载，它需要通过打破双亲委派的模型的方式来加载。

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