【深入理解Java虚拟机 】线程的上下文类加载器

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线程上下文类加载器

   线程上下文类加载器( Thread Context ClassLoader) 是从JDK1.2 引入的，类Thread 的getContextClassLoader() 与 setContextClassLoader(Classloader var1) 分别用来设置线程的上下文类加载器。如果没有指定线程的上下文的加载器，那么线程将会继承父线程的上下文类加载器。Java 的初始化线程的上下文加载器，可以通过上下文类加载器加载类与资源。

基本的获取和使用方法:

public class ContextClassLoader {

  /**
   * 每个类都会使用自己的类加载器尝试去加载所依赖的类
   *
   * <p>如果ClassX 依赖了 ClassY ,那么在ClassX的加载器将会在主动引用ClassY 并且ClassY尚未被加载的时候加载ClassY 这个类
   */
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
    System.out.println(Thread.class.getClassLoader());
  }
}

从 JDBC 说起

在以前学习JDBC 的时候我们最深刻的印象应该是 Class.forName("xxxxxx"); 简单的伪代码如下图:

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;

public class DbUtil {

    public static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/db";
    public static final String USER = "root";
    public static final String PASSWORD = "123456";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        
        Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD);
        
        Statement stmt = conn.createStatement();
        ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT user_name, age FROM student");
       
        }
    }
}

从上面的代码中，import导入的 jdbc 的相关类可以看到，他们均来自于 java.sql 包下，根据类的双亲委派机制可以非常清晰的知道，这些接口肯定是来自于 系统类加载器加载。那么具体的其实现类使用我们的应用类加载器加载，所以问题出现 其中的JDBC 标准是由启动器类加载器加载，而具体的实现的类是由系统类加载器加载，所以这就会导致启动类加载器加载的JDBC标准类无法找到子加载器加载的JDBC实现

TCC 的作用: 改变双亲委托模型

   上面的实现模式，我们称之为SPI (服务提供接口) ，这种服务方式通过类的双亲委派机制就会出现问题。
这是加载器双亲委派模型的一个缺陷，但是JVM设计者做了一个不太优雅的的方式解决，就是线程上下文类的加载器，   父 ClassLoader 可以使用 Thread.currentThread().getContextClassloader() 所制定的Classloader 加载的类，这就改变了父ClassLoader不能使用子ClassLoader加载的类以及其他没有父子关系的加载器加载类的访问情况，即改变了双亲委托模型。
Java中所有涉及SPI的加载动作都采用这种方式, 实现方案包括:  JDBC、JNDI、JCE以及JBI等

TCC 的使用模式

线程上下文的使用模式主要分为: 获取-> 设置 -> 使用 -> 还原 , 伪代码可以参考:

  // 获取原类加载器
   ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

   // 通过一些手段获取的目标类加载器
   ClassLoader targetClassLoader = xxxx;

   try {
     // 将新的类加载器设置为当前上下文类加载器
     Thread.currentThread().setContextClassLoader(targetClassLoader);
     // 使用加载器加载一些自己需要的类
     loadClass();
   } finally {
     // 还原
     Thread.currentThread().setContextClassLoader(classLoader);
   }

总结

• 当高层提供了统计的接口让低层去实现，同时又要在高层加载(或者实例化)这个类，那么就必须通过线程上下文类加载器帮助高层ClassLoader 加载这个类
• 父加载器不能访问使用子加载器加载的类，子加载器可以访问使用父加载器加载的类
• 就SPI服务而言，有些接口是启动类加载器加载，但具体的实现各个厂商有自己不同的实现方式，这些实现是不会被启动类加载器加载的，这样传统的双亲委托机制就无法满足 SPI 的要求。而通过设置当前线程的上下类加载器，就可以通过当前线程的上下文类加载器加载这些类。
• Java中所有涉及SPI的加载动作都采用这种方式, 实现方案包括:  JDBC、JNDI、JCE以及JBI等

拓展学习点

• Tomcat 中的类加载机制
• SpringWeb 中类实现的机制