2020-03-29 18:39:42 心源意碼

前言

JDK9引入了Java模塊化系統(Java Platform Moudle System)來實現可配置的封裝隔離機制，同時JVM對類加載的架構也做出了調整，也就是雙親委派模型的第四次破壞。前三次破壞分別是：雙親委派模型推出之前，SPI機制，以及OSGI為代表的熱替換機制，這裡不細說。

雙親委派模型

簡介

在JDK9引入之前，絕大多數Java程序會用下面三個類加載器進行加載

啟動類加載器(Bootstrap Class Loader)：由C++編寫，負責加載<java>\\jre\\lib目錄下的類，例如最基本的Object，Integer，這些存在於rt.jar文件中的類，一般這些類都是Java程序的基石。/<java>
擴展類加載器(Extension Class Loader)：負責加載<java>\\jre\\lib\\ext目錄下的類，在JDK9之前我們可以將通用性的類庫放在ext目錄來擴展JAVA的功能，但實際的工程都是通過maven引入jar包依賴。並且在JDK9取消了這一類加載器，取而代之的是平臺類加載器(Platform Class Loader)，下面會對其介紹。/<java>
應用類加載器(Application Class Loader)：負責加載ClassPath路徑下的類，通常工程師編寫的大部分類都是由這個類加載器加載。

工作順序

解釋

如果一個ClassLoader收到了類加載的請求，他會先首先將請求委派給父類加載器完成，只有父類加載器加載不了，子加載器才會完成加載。

源代碼

下面代碼保留了核心邏輯，並添加了註釋，主要是2個步驟

如果父類加載器不為空則用父類加載器加載
父類加載器加載不成功則本身再加載

<code>            Class> c = findLoadedClass(name);
            //如果該類沒加載過
            if (c == null) {
                try {
                //如果有父類加載器
                    if (parent != null) {
                    //使用父類加載器加載
                        c = parent.loadClass(name, false);
                        ...
                    } 
                } 
                   if (c == null) {
                    ...
                    //父類加載器沒有加載成功則調用自身的findClass進行加載
                    c = findClass(name);
\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t...
                }
            }
       /<code>

值得注意的是這裡的parent並不是繼承上的父子關係，而是組合關係的父子，parent只是類加載器的一個參數。

圖示

如果覺得上面的解釋比較抽象可以看看下面比較形象的圖示，這裡的敵人就是我們要加載的jar包

缺點

通過上面的漫畫不言而喻，當真正的敵人來了，靠這種低效的傳達機制，怎麼可能打一場勝仗呢？

啟動類加載器負責加載<java>\\jre\\lib目錄/<java>
擴展類加載器負責加載<java>\\jre\\lib\\ext目錄/<java>
應用類加載器負責加載ClassPath目錄。

既然一切都是各司其職，為什麼不能加載類的時候一步到位呢？

通過分析JDK9的類加載器源碼，我發現最新的類加載器結構在一定程度上是緩解了這種情況的

JDK的模塊化

在JDK9之前，JVM的基礎類以前都是在rt.jar這個包裡，這個包也是JRE運行的基石。這不僅是違反了單一職責原則，同樣程序在編譯的時候會將很多無用的類也一併打包，造成臃腫。

在JDK9中，整個JDK都基於模塊化進行構建，以前的rt.jar, tool.jar被拆分成數十個模塊，編譯的時候只編譯實際用到的模塊，同時各個類加載器各司其職，只加載自己負責的模塊。

模塊化加載源碼

<code>  Class> c = findLoadedClass(cn);
      if (c == null) {
         // 找到當前類屬於哪個模塊
         LoadedModule loadedModule = findLoadedModule(cn);
         if (loadedModule != null) {
            //獲取當前模塊的類加載器
            BuiltinClassLoader loader = loadedModule.loader();
            //進行類加載
            c = findClassInModuleOrNull(loadedModule, cn);
         } else { 

            // 找不到模塊信息才會進行雙親委派
         if (parent != null) {
           c = parent.loadClassOrNull(cn);
         }
       }/<code>

上面代碼就是破壞雙親委派模型的“鐵證”，而當我們繼續跟進findLoadedModule，會發現是根據路徑名找到對應的模塊，而維護這一數據結構的就是下面這個Map。

<code>Map<string> packageToModule
        = new ConcurrentHashMap<>(1024);/<string>/<code>

可以看到LoadedModule裡面不僅有該模塊的loader信息，還有用於描述依賴模塊，對外暴露模塊的信息的mref，LoadedModule也是模塊化實現封裝隔離機制的一塊重要實現。

每一個module信息都有一個BuiltinClassloader，這個類有三個子類，我們通過源碼分析他們的父子關係

在ClassLoaders類中可以發現，PlatformClassLoader的parent是BootClassLoader，而AppClassLoader的parent則是PlatformClassLoader。

<code>public class ClassLoaders {

    // the built-in class loaders
    private static final BootClassLoader BOOT_LOADER;
    private static final PlatformClassLoader PLATFORM_LOADER;
    private static final AppClassLoader APP_LOADER;

    static {
        BOOT_LOADER = 

            new BootClassLoader((append != null && !append.isEmpty())
                ? new URLClassPath(append, true)
                : null);
                
        PLATFORM_LOADER = new PlatformClassLoader(BOOT_LOADER);
        ...
        APP_LOADER = new AppClassLoader(PLATFORM_LOADER, ucp);
    }
  }/<code>