一、类加载机制：

类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

二、类加载器：

  • 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录中，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的，并且是虚拟机识别的类库加载到虚拟机内存中。（注：仅按照文件名识别，如rt.jar，名字不符合的类库即使放在lib目录中也不会被加载）

  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中的，或被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用扩展类加载器。

  • 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户路径（ClassPath)上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，一般情况下该类加载是程序中默认的类加载器。

三、双亲委派机制：

  • 双亲委派机制，是按照加载器的层级关系，逐层进行委派。

  • 要加载一个类MyClass.class，从低层级到高层级一级一级委派，先由应用层加载器委派给扩展类加载器，再由扩展类委派给启动类加载器；启动类加载器载入失败，再由扩展类加载器载入，扩展类加载器载入失败，最后由应用类加载器载入，如果应用类加载器也找不到则抛出ClassNotFound异常。

双亲委派机制的工作流程：

  1. 启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：

    • 这是最顶层的类加载器，负责加载Java核心类库（如java.lang.*等）。

    • 它没有父类加载器，是JVM的一部分。

  2. 扩展类加载器（Extension Class Loader）：

    • 负责加载Java的扩展类库（位于jre/lib/ext目录下的类）。

    • 它的父类加载器是启动类加载器。

  3. 应用类加载器（Application Class Loader）：

    • 负责加载应用程序类路径（ClassPath）下的类。

    • 它的父类加载器是扩展类加载器。

双亲委派机制的加载步骤：

  1. 应用类加载器收到加载请求：

    • 当应用类加载器收到加载MyClass.class的请求时，它不会立即加载，而是先委派给其父类加载器（扩展类加载器）。

  2. 扩展类加载器收到委派请求：

    • 扩展类加载器同样不会立即加载，而是继续委派给其父类加载器（启动类加载器）。

  3. 启动类加载器尝试加载：

    • 启动类加载器尝试加载MyClass.class。如果加载成功，则直接返回该类；如果加载失败，则返回null。

  4. 扩展类加载器尝试加载：

    • 如果启动类加载器未能加载，扩展类加载器会尝试加载MyClass.class。如果加载成功，则返回该类；如果加载失败，则返回null。

  5. 应用类加载器尝试加载：

    • 如果扩展类加载器也未能加载，应用类加载器会尝试加载MyClass.class。如果加载成功，则返回该类；如果加载失败，则抛出ClassNotFoundException。

双亲委派机制的优势：

  1. 避免重复加载：

    • 通过委派机制，确保每个类只被加载一次，避免类的重复加载。

  2. 安全性：

    • 防止用户自定义的类替换Java核心类库中的类（如java.lang.String），确保核心类库的安全性。

  3. 类的唯一性：

    • 确保同一个类在JVM中只有一个实例，避免类的冲突。

双亲委派机制的缺点：

  1. 灵活性不足：

    • 在某些场景下（如热部署、模块化加载），双亲委派机制可能显得不够灵活。

  2. 类加载器的隔离性：

    • 不同类加载器加载的类无法直接相互访问，可能导致类加载器之间的隔离问题。

总结：

双亲委派机制是Java类加载的核心机制，通过层级委派的方式确保类的唯一性和安全性。虽然它在某些场景下可能显得不够灵活，但仍然是Java类加载的基础设计。理解这一机制对于深入掌握Java类加载和JVM运行原理非常重要。