以JDBC為例談雙親委派模型的破壞

java本身有一套資源管理服務(wù)JNDI,是放置在rt.jar中,由啟動(dòng)類加載器加載的。以對數(shù)據(jù)庫管理JDBC為例,
java給數(shù)據(jù)庫操作提供了一個(gè)Driver接口:

public interface Driver {

   
    Connection connect(String url, java.util.Properties info)
        throws SQLException;
    boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;
    DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info)
                         throws SQLException;
    int getMajorVersion();
    int getMinorVersion();
    boolean jdbcCompliant();
    public Logger getParentLogger() throws SQLFeatureNotSupportedException;
}

然后提供了一個(gè)DriverManager來管理這些Driver的具體實(shí)現(xiàn):

public class DriverManager {


    // List of registered JDBC drivers 這里用來保存所有Driver的具體實(shí)現(xiàn)
    private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
    public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
        throws SQLException {

        registerDriver(driver, null);
    }

    public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,
            DriverAction da)
        throws SQLException {

        /* Register the driver if it has not already been added to our list */
        if(driver != null) {
            registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
        } else {
            // This is for compatibility with the original DriverManager
            throw new NullPointerException();
        }

        println("registerDriver: " + driver);

    }
    

}

這里省略了大部分代碼,可以看到我們使用數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)前必須先要在DriverManager中使用registerDriver()注冊,然后我們才能正常使用。

不破壞雙親委派模型的情況(不使用JNDI服務(wù))

我們看下mysql的驅(qū)動(dòng)是如何被加載的:

         // 1.加載數(shù)據(jù)訪問驅(qū)動(dòng)
        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        //2.連接到數(shù)據(jù)"庫"上去
        Connection conn= DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb?characterEncoding=GBK", "root", "");

核心就是這句Class.forName()觸發(fā)了mysql驅(qū)動(dòng)的加載,我們看下mysql對Driver接口的實(shí)現(xiàn):

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    public Driver() throws SQLException {
    }

    static {
        try {
            DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException var1) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        }
    }
}

可以看到,Class.forName()其實(shí)觸發(fā)了靜態(tài)代碼塊,然后向DriverManager中注冊了一個(gè)mysql的Driver實(shí)現(xiàn)。
這個(gè)時(shí)候,我們通過DriverManager去獲取connection的時(shí)候只要遍歷當(dāng)前所有Driver實(shí)現(xiàn),然后選擇一個(gè)建立連接就可以了。

破壞雙親委派模型的情況

在JDBC4.0以后,開始支持使用spi的方式來注冊這個(gè)Driver,具體做法就是在mysql的jar包中的META-INF/services/java.sql.Driver 文件中指明當(dāng)前使用的Driver是哪個(gè),然后使用的時(shí)候就直接這樣就可以了:

 Connection conn= DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb?characterEncoding=GBK", "root", "");

可以看到這里直接獲取連接,省去了上面的Class.forName()注冊過程。
現(xiàn)在,我們分析下看使用了這種spi服務(wù)的模式原本的過程是怎樣的:

  • 第一,從META-INF/services/java.sql.Driver文件中獲取具體的實(shí)現(xiàn)類名“com.mysql.jdbc.Driver”
  • 第二,加載這個(gè)類,這里肯定只能用class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")來加載

好了,問題來了,Class.forName()加載用的是調(diào)用者的Classloader,這個(gè)調(diào)用者DriverManager是在rt.jar中的,ClassLoader是啟動(dòng)類加載器,而com.mysql.jdbc.Driver肯定不在<JAVA_HOME>/lib下,所以肯定是無法加載mysql中的這個(gè)類的。這就是雙親委派模型的局限性了,父級加載器無法加載子級類加載器路徑中的類。

那么,這個(gè)問題如何解決呢?按照目前情況來分析,這個(gè)mysql的drvier只有應(yīng)用類加載器能加載,那么我們只要在啟動(dòng)類加載器中有方法獲取應(yīng)用程序類加載器,然后通過它去加載就可以了。這就是所謂的線程上下文加載器。
線程上下文類加載器可以通過Thread.setContextClassLoaser()方法設(shè)置,如果不特殊設(shè)置會從父類繼承,一般默認(rèn)使用的是應(yīng)用程序類加載器

很明顯,線程上下文類加載器讓父級類加載器能通過調(diào)用子級類加載器來加載類,這打破了雙親委派模型的原則

現(xiàn)在我們看下DriverManager是如何使用線程上下文類加載器去加載第三方j(luò)ar包中的Driver類的。

public class DriverManager {
    static {
        loadInitialDrivers();
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }
    private static void loadInitialDrivers() {
        //省略代碼
        //這里就是查找各個(gè)sql廠商在自己的jar包中通過spi注冊的驅(qū)動(dòng)
        ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
        Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
        try{
             while(driversIterator.hasNext()) {
                driversIterator.next();
             }
        } catch(Throwable t) {
                // Do nothing
        }

        //省略代碼
    }
}

使用時(shí),我們直接調(diào)用DriverManager.getConn()方法自然會觸發(fā)靜態(tài)代碼塊的執(zhí)行,開始加載驅(qū)動(dòng)
然后我們看下ServiceLoader.load()的具體實(shí)現(xiàn):

    public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
        ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        return ServiceLoader.load(service, cl);
    }
    public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,
                                            ClassLoader loader){
        return new ServiceLoader<>(service, loader);
    }

可以看到核心就是拿到線程上下文類加載器,然后構(gòu)造了一個(gè)ServiceLoader,后續(xù)的具體查找過程,我們不再深入分析,這里只要知道這個(gè)ServiceLoader已經(jīng)拿到了線程上下文類加載器即可。
接下來,DriverManager的loadInitialDrivers()方法中有一句driversIterator.next();,它的具體實(shí)現(xiàn)如下:

private S nextService() {
            if (!hasNextService())
                throw new NoSuchElementException();
            String cn = nextName;
            nextName = null;
            Class<?> c = null;
            try {
                //此處的cn就是產(chǎn)商在META-INF/services/java.sql.Driver文件中注冊的Driver具體實(shí)現(xiàn)類的名稱
               //此處的loader就是之前構(gòu)造ServiceLoader時(shí)傳進(jìn)去的線程上下文類加載器
                c = Class.forName(cn, false, loader);
            } catch (ClassNotFoundException x) {
                fail(service,
                     "Provider " + cn + " not found");
            }
         //省略部分代碼
        }

現(xiàn)在,我們成功的做到了通過線程上下文類加載器拿到了應(yīng)用程序類加載器(或者自定義的然后塞到線程上下文中的),同時(shí)我們也查找到了廠商在子級的jar包中注冊的驅(qū)動(dòng)具體實(shí)現(xiàn)類名,這樣我們就可以成功的在rt.jar包中的DriverManager中成功的加載了放在第三方應(yīng)用程序包中的類了。

總結(jié)

這個(gè)時(shí)候我們再看下整個(gè)mysql的驅(qū)動(dòng)加載過程:

  • 第一,獲取線程上下文類加載器,從而也就獲得了應(yīng)用程序類加載器(也可能是自定義的類加載器)
  • 第二,從META-INF/services/java.sql.Driver文件中獲取具體的實(shí)現(xiàn)類名“com.mysql.jdbc.Driver”
  • 第三,通過線程上下文類加載器去加載這個(gè)Driver類,從而避開了雙親委派模型的弊端

很明顯,mysql驅(qū)動(dòng)采用的這種spi服務(wù)確確實(shí)實(shí)是破壞了雙親委派模型的,畢竟做到了父級類加載器加載了子級路徑中的類。

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