谈谈双亲委派模型的第四次破坏-模块化
Java趣谈2020-03-31 13:02
前言
JDK9引入了Java模块化系统(Java Platform Module System)来实现可配置的封装隔离机制，同时JVM对类加载的架构也做出了调整，也就是双亲委派模型的第四次破坏。前三次破坏分别是：双亲委派模型推出之前，SPI机制，以及OSGI为代表的热替换机制，这里不细说。
双亲委派模型
简介
在JDK9引入之前，绝大多数Java程序会用下面三个类加载器进行加载
启动类加载器(Bootstrap Class Loader)：由C++编写，负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib目录下的类，例如最基本的Object，Integer，这些存在于rt.jar文件中的类，一般这些类都是Java程序的基石。扩展类加载器(Extension Class Loader)：负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib\ext目录下的类，在JDK9之前我们可以将通用性的类库放在ext目录来扩展JAVA的功能，但实际的工程都是通过maven引入jar包依赖。并且在JDK9取消了这一类加载器，取而代之的是平台类加载器(Platform Class Loader)，下面会对其介绍。应用类加载器(Application Class Loader)：负责加载ClassPath路径下的类，通常工程师编写的大部分类都是由这个类加载器加载。工作顺序
解释
如果一个ClassLoader收到了类加载的请求，他会先首先将请求委派给父类加载器完成，只有父类加载器加载不了，子加载器才会完成加载。
源代码
下面代码保留了核心逻辑，并添加了注释，主要是2个步骤
如果父类加载器不为空则用父类加载器加载父类加载器加载不成功则本身再加载Class<?> c = findLoadedClass(name); //如果该类没加载过 if (c == null) { try { //如果有父类加载器 if (parent != null) { //使用父类加载器加载 c = parent.loadClass(name, false); ... } } if (c == null) { ... //父类加载器没有加载成功则调用自身的findClass进行加载 c = findClass(name); ... } }
值得注意的是这里的parent并不是继承上的父子关系，而是组合关系的父子，parent只是类加载器的一个参数。
图示
如果觉得上面的解释比较抽象可以看看下面比较形象的图示，这里的敌人就是我们要加载的jar包
缺点
通过上面的漫画不言而喻，当真正的敌人来了，靠这种低效的传达机制，怎么可能打一场胜仗呢？
启动类加载器负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib目录扩展类加载器负责加载<JAVA_HOME>\jre\lib\ext目录应用类加载器负责加载ClassPath目录。既然一切都是各司其职，为什么不能加载类的时候一步到位呢？
通过分析JDK9的类加载器源码，我发现最新的类加载器结构在一定程度上是缓解了这种情况的
JDK的模块化
在JDK9之前，JVM的基础类以前都是在rt.jar这个包里，这个包也是JRE运行的基石。这不仅是违反了单一职责原则，同样程序在编译的时候会将很多无用的类也一并打包，造成臃肿。
在JDK9中，整个JDK都基于模块化进行构建，以前的rt.jar, tool.jar被拆分成数十个模块，编译的时候只编译实际用到的模块，同时各个类加载器各司其职，只加载自己负责的模块。
模块化加载源码
Class<?> c = findLoadedClass(cn); if (c == null) { // 找到当前类属于哪个模块 LoadedModule loadedModule = findLoadedModule(cn); if (loadedModule != null) { //获取当前模块的类加载器 BuiltinClassLoader loader = loadedModule.loader(); //进行类加载 c = findClassInModuleOrNull(loadedModule, cn); } else { // 找不到模块信息才会进行双亲委派 if (parent != null) { c = parent.loadClassOrNull(cn); } }
上面代码就是破坏双亲委派模型的“铁证”，而当我们继续跟进findLoadedModule，会发现是根据路径名找到对应的模块，而维护这一数据结构的就是下面这个Map。
Map<String, LoadedModule> packageToModule= new ConcurrentHashMap<>(1024);
可以看到LoadedModule里面不仅有该模块的loader信息，还有用于描述依赖模块，对外暴露模块的信息的mref，LoadedModule也是模块化实现封装隔离机制的一块重要实现。
每一个module信息都有一个BuiltinClassloader，这个类有三个子类，我们通过源码分析他们的父子关系
在ClassLoaders类中可以发现，PlatformClassLoader的parent是BootClassLoader，而AppClassLoader的parent则是PlatformClassLoader。
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); } }
结论
经过破坏后的双亲委派模型更加高效，减少了很多类加载器之间不必要的委派操作JDK9的模块化可以减少Java程序打包的体积，同时拥有更好的隔离线与封装性每个module拥有专属的类加载器，程序在并发性上也会更加出色
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