【JVM之美】双亲委派模型

应用程序都是由这三种类加载器相互配合进行加载的，如果有必要，还可以加入自己定义的类加载器。

类加载器之间的层次关系，称为类加载器的双亲委托模型(Parents Delegation Model)该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应有自己的父类加载器，这里类加载器之间的父子关系一般都通过组合关系(Composition)关系来实现，而不是通过继承Inheritance的关系实现。
1、工作过程
一个类加载器首先将类加载器请求传送到父类加载器，只要当父类加载器无法完成请求时才尝试加载。
2、好处
使得java类随着它的类加载器一起具有一种带有优先级的层次关系，从而使得基础类得到统一。
例如 java.lang.Object 存放在 rt.jar 中，如果编写另外一个 java.lang.Object 的类并放到 ClassPath 中，程序可以
编译通过。由于双亲委派模型的存在，所以在 rt.jar 中的 Object 比在 ClassPath 中的 Object 优先级更高，这是因
为 rt.jar 中的 Object 使用的是启动类加载器，而 ClassPath 中的 Object 使用的是应用程序类加载器。rt.jar 中的
Object 优先级更高，那么程序中所有的 Object 都是这个 Object
3、实现
以下是抽象类java.lang.ClassLoadler的代码片段，其中的loadClass方法运行过程如下，先检查类是否已经加载过，如果没有则让父类加载器去加载，当父类加载器加载失败后抛出ClassNotFoundException 此时尝试自己去加载。

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

4、自定义类加载器实现
FileSystemClassLoader 是自定义类加载器，继承自 java.lang.ClassLoader，用于加载文件系统上的类。它首先根
据类的全名在文件系统上查找类的字节代码文件（.class 文件），然后读取该文件内容，最后通过 defineClass() 方
法来把这些字节代码转换成 java.lang.Class 类的实例。
java.lang.ClassLoader 的 loadClass() 实现了双亲委派模型的逻辑，因此自定义类加载器一般不去重写它，但是需
要重写 findClass() 方法。

public class FileSystemClassLoader extends ClassLoader {

    private String rootDir;

    public FileSystemClassLoader(String rootDir){
        this.rootDir = rootDir;
    }

    protected Class findClass(String name)throws ClassNotFoundException{

        byte [] classData = getClassData(name);
        if (classData == null){
            throw new ClassNotFoundException();
        }else {
            return defineClass(name,classData,0,classData.length);
        }

    }

    private byte[] getClassData(String className){
        String path = classNameToPath(className);
        try {
            InputStream ins = new FileInputStream(path);
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            int bufferSize = 4096;
            byte[] buffer = new byte[bufferSize];
            int byteNumRead;
            while ((byteNumRead =ins.read(buffer))!=-1){
                baos.write(buffer,0,byteNumRead);
            }
            return baos.toByteArray();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }


    private String classNameToPath(String className){
        return rootDir+ File.separatorChar+className.replace('.',File.separatorChar)+".class";
    }

}