深入 Java 類加載器：雙親委派模型與三大核心加載器全解析

類加載器層級關係

JVM 啟動時建立三大核心類加載器，呈樹狀父子關係：

驗證代碼：打印加載器鏈

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Test1.class.getClassLoader().getClass().getName()); // sun.misc.Launcher$AppClassLoader
        System.out.println(System.class.getClassLoader());                      // null (Bootstrap)

        ClassLoader cl = Test1.class.getClassLoader();
        while (cl != null) {
            System.out.println(cl.getClass().getName());
            cl = cl.getParent();
        }
        System.out.println(cl); // 最後印出 null (Bootstrap)
    }
}

輸出結果：

sun.misc.Launcher$AppClassLoader
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
null

雙親委派模型機制

流程說明

1. AppClassLoader 收到載入請求，先委派給父加載器（Extension）
2. Extension 再委派給 Bootstrap
3. Bootstrap 若找到類 → 直接回傳，流程結束
4. Bootstrap 找不到 → 回傳給 Extension 嘗試載入
5. Extension 找不到 → 回傳給 AppClassLoader 嘗試載入
6. AppClassLoader 仍找不到 → 拋出 ClassNotFoundException

為何要雙親委派？

• 避免重複載入：核心類（如 java.lang.String）只由 Bootstrap 載入一次，防止惡意代碼偽裝核心類
• 隔離性：子加載器可見父加載器載入的類，父加載器不可見子加載器的類
• 防止記憶體浪費：若無委派，多子加載器可能載入同一類產生多份位元碼

自訂類加載器應用場景

• 熱部署/熱替換（OSGi、Tomcat 模組隔離）
• 加密類解密載入
• 從非標準來源載入（資料庫、網路、動態生成位元碼）

打破雙親委派的歷史案例

• JDBC：Bootstrap 載入 DriverManager，需透過 Thread.currentThread().getContextClassLoader() 反向載入用戶實現的 Driver
• Tomcat：各 Webapp 獨立 WebappClassLoader，優先自載，再委派父加載器（違背標準委派）
• JDK 9+ 模組系統：引入模組層級封裝，類加載器結構更複雜