JDBC、Tomcat為什麼要破壞雙親委派模型？

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

問題一：雙親委派模型是什麼

如果一個類載入器收到了載入某個類的請求，則該類載入器並不會去載入該類，而是把這個請求委派給父類載入器，每一個層次的類載入器都是如此，因此所有的類載入請求最終都會傳送到頂端的啟動類載入器；只有當父類載入器在其搜索範圍內無法找到所需的類，並將該結果回饋給子類載入器，子類載入器會嘗試去自己載入。

雙親委派模型的好處

這樣做的好處就是：Java類隨著它的類載入器一起具備了一種帶有優先順序的層次關係。例如類java.lang.Object，它存放在rt.jar中，無論哪一個類載入器要載入這個類，最終都是委派給處於模型最頂端的啟動類載入器進行載入，因此Object類在程式的各種類載入器環境中都是同一個類。相反，如果沒有使用雙親委派模型，由各個類載入器自行去載入的話，如果用戶自己編寫了一個稱為java.lang.object的類，並放在程式的ClassPath中，那系統中將會出現多個不同的Object類，Java類型體系中最基礎的行為也就無法保證，應用程式也將會變得一片混亂。

其次是考慮到安全因素。假設通過網路傳遞一個名為java.lang.Integer的類，通過雙親委託模式傳遞到啟動類載入器，而啟動類載入器在核心Java API發現這個名字的類，發現該類已被載入，並不會重新載入網路傳遞的過來的java.lang.Integer，而直接返回已載入過的Integer.class，這樣便可以防止核心API庫被隨意篡改。

問題二：JDBC為什麼要破壞雙親委派模型

問題背景

在JDBC 4.0之後實際上我們不需要再調用Class.forName來載入驅動程式了，我們只需要把驅動的jar包放到工程的類載入路徑里，那麼驅動就會被自動載入。

這個自動載入採用的技術叫做SPI，資料庫驅動廠商也都做了更新。可以看一下jar包裡面的META-INF/services目錄，裡面有一個java.sql.Driver的文件，文件裡面包含了驅動的全路徑名。

使用上，我們只需要通過下面一句就可以創建資料庫的連接：

Connection con =               DriverManager.getConnection(url , username , password ) ;

問題解答

因為類載入器受到載入範圍的限制，在某些情況下父類載入器無法載入到需要的文件，這時候就需要委託子類載入器去載入class文件。

JDBC的Driver介面定義在JDK中，其實現由各個資料庫的服務商來提供，比如MySQL驅動包。DriverManager 類中要載入各個實現了Driver介面的類，然後進行管理，但是DriverManager位於 $JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar 包，由BootStrap類載入器載入，而其Driver介面的實現類是位於服務商提供的 Jar 包，根據類載入機制，當被裝載的類引用了另外一個類的時候，虛擬機就會使用裝載第一個類的類裝載器裝載被引用的類。也就是說BootStrap類載入器還要去載入jar包中的Driver介面的實現類。我們知道，BootStrap類載入器默認只負責載入 $JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar 里所有的class，所以需要由子類載入器去載入Driver實現，這就破壞了雙親委派模型。

查看DriverManager類的源碼，看到在使用DriverManager的時候會觸發其靜態程式碼塊，調用 loadInitialDrivers() 方法，並調用ServiceLoader.load(Driver.class) 載入所有在META-INF/services/java.sql.Driver 文件裡邊的類到JVM記憶體，完成驅動的自動載入。

    static {          loadInitialDrivers();          println("JDBC DriverManager initialized");      }        private static void loadInitialDrivers() {            AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {              public Void run() {                    ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);                  Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();                    try{                      while(driversIterator.hasNext()) {                          driversIterator.next();                      }                  } catch(Throwable t) {                  // Do nothing                  }                  return null;              }          });        }
    public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {          ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();          return ServiceLoader.load(service, cl);      }

這個子類載入器是通過 Thread.currentThread().getContextClassLoader() 得到的執行緒上下文載入器。

那麼這個上下文類載入器又是什麼呢？

public Launcher() {      ...      try {          this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);      } catch (IOException var9) {          throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);      }      Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);      ...  }

可以看到，在 sun.misc.Launcher 初始化的時候，會獲取AppClassLoader，然後將其設置為上下文類載入器，所以執行緒上下文類載入器默認情況下就是系統載入器。

問題三：Tomcat為什麼要破壞雙親委派模型

Tomcat類載入器：

Tomcat如何破壞雙親委派模型的呢？

每個Tomcat的webappClassLoader載入自己的目錄下的class文件，不會傳遞給父類載入器。

事實上，tomcat之所以造了一堆自己的classloader，大致是出於下面三類目的：

  • 對於各個 webapp中的 class和 lib，需要相互隔離，不能出現一個應用中載入的類庫會影響另一個應用的情況，而對於許多應用，需要有共享的lib以便不浪費資源。
  • 與 jvm一樣的安全性問題。使用單獨的 classloader去裝載 tomcat自身的類庫，以免其他惡意或無意的破壞；
  • 熱部署。相信大家一定為 tomcat修改文件不用重啟就自動重新裝載類庫而驚嘆吧。

延伸閱讀

https://blog.csdn.net/u012129558/article/details/81540804

https://blog.csdn.net/liweisnake/article/details/8470285

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