java 如何破坏双亲委派模型,卸载类?

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背景:

最近团队中引入了插件化解决方案pf4j,为了能cover住此技术,需要我们理解它的工作原理,此框架中有自定义classLoader。很遗憾在接触此框架之前,我对于classLoader的认识也只停留在双亲委派模型。

由于本次引入此技术的项目非常重要,因此需要我们吃透pf4j,我看到 Parent Last ClassLoader

一些重要问题

双亲委派模型,是学习classLoader绕不开的,也很简单。

我们回忆下:如果一个类加载器收到了类的加载请求,它首先不会自己去尝试加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,因此所有的加载请求,最终都应该传送到顶层的启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),只有父加载器反馈自己无法完成这个请求时(也就是它的搜索范围没有找到需要的类)时,子加载器才会尝试自己去加载。

这个可能大家都知道,那我问几个问题?

  1. 一个类能被一个加载器加载多次吗?
  2. 一个类能被不同的加载器同时加载吗?
  3. 为什么要采用双亲委派模型,这个模型有什么好处?有什么弊端?
  4. 为什么要自己实现classLoader?Classloader是双亲委派模型,能破坏它吗?Parent Last ClassLoader是什么意思?
  5. 加载的类,可以被卸载吗?

大家思考下,有些问题我不正面回答,我通过几个主要问题,试着带领大家去解答。

(1)如何打破双亲委派模型

双亲委派模型很好地解决了各个类加载器的基础类的统一问题(越基础的类由越上层的加载器加载),基础类之所以称为”基础”,是因为他们总是被用户代码调用,但是如果有一个场景,需要基础类调用用户的代码,那该怎么样?

比如Java中的JNDI服务,JNDI核心代码位于rt.jar中,按照双亲委派模型,它是Bootstrap顶层classLoader加载的。但是位于classPath下的JNDI的接口实现者,启动类加载器是不可能识别的。这很好理解,按照双亲委派模型,底层的classLoader能方便的拿到父亲加载的信息的,但是父亲确实没有办法取到孩子加载的信息,怎么解决?

为了解决这个问题,Java设计团队,引入了线程上下文(Thread Context ClassLoader)。

线程默认行为会继承父线程的classLoader,最初的线程的classLoader默认systemClassLoader(Application ClassLoader)。这样基本类,就可以通过线程上下文,加载到用户创建的类信息。

同时用户也可以实现自定义classLoader,比如pf4j实现的Parent Last ClassLoader,也就是先自己去加载,如果加载不到的话,在委托父加载器去加载。实现一个自定义加载器不难,难就难在,引入新的加载器后,对内存垃圾回收带来的挑战。

(2)classLoader除了能加载类之外,还有什么作用?

Java中,classLoader相当于命名空间,同样的全限定名对象,被不同的classLoader加载,jvm认为是不同的对象。

(3) classLoader加载的类,放在哪个区?方法区还是堆上?

这样问题,我查找了不少资料,下面的图是可信的,请参考。

(4)对象可以被卸载吗?

为啥我会对这个问题感兴趣。因为如果这个问题不弄清楚,自定义classLoader也只是一知半解,还有可能会出现内存泄漏等问题。

我们先看下,classLoader加载完类,实例化class对象,最终被实例化被执行的内存模型。

我们再看下方法区回收无用类信息的3个条件,注意必须都满足

  • 该类所有的实例都已经被回收,也就是JAVA堆中不存在,该类的任何实例。
  • 加载该类的ClassLoader已经被回收。
  • 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

通过上图以及方法区回收的条件。那么我们可以得出结论,自定义(或者自己新建的)classLoader加载的类,是可以回收的,但是3个条件必须都满足。

卸载之后,Class对象,以及方法区中的类信息将都会消失。

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