java不同类加载器重复加载一个类

Question

面试时被问到，java中不同的类加载器加载同一个类会出现什么问题？
只知道会出现冲突，但为什么冲突？还有其他问题吗

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在Java中，类加载器（ClassLoader）是负责将.class文件转换为可以由JVM执行的字节码对象的组件。每个类都有一个关联的类加载器，当一个类被首次加载时，JVM会跟踪是由哪个类加载器完成的加载。对于不同的类加载器来说，即使它们尝试加载同一个类，也会产生不同的类实例。

当两个不同的类加载器试图加载相同的类时，会发生以下情况：

1. 名称不一致：

   • Java虚拟机（JVM）确保了在同一运行时环境中，同一全限定名（包括包名和类名）的类只能由一个类加载器加载。
   • 因此，尽管这两个类加载器都在尝试加载相同的类，但由于类加载器不同，最终加载的类在内存中的表示是不同的。这意味着即使两个类的字节码完全相同，它们也被视为不同的类型，并且彼此不可互换。这会导致类型检查失败，例如在进行强制类型转换、数组赋值等操作时。

2. 方法区与堆隔离：

   • 类加载器不仅负责加载类，还负责创建并初始化这些类的对象。
   • 当两个不同的类加载器加载了同名的类时，它们会在各自的方法区中存储类信息，在各自的堆中创建类的实例。因此，即使这些实例有相同的属性和行为，它们也是不同的对象，无法互相引用。

3. 类加载器的安全性设计：

   • 类加载器的设计初衷之一就是保证安全性，防止恶意代码替换核心库中的类。
   • 如果允许不同类加载器加载的同名类相互通信，那么可能会破坏这个安全机制，使得恶意代码有机会篡改系统。

4. 潜在的问题：

   • 由于上述原因，如果程序依赖于某个特定类加载器加载的类，而实际加载的类来自另一个类加载器，可能会导致预期的行为异常，比如调用错误的方法，访问不到期望的静态字段，以及引发各种ClassCastException。
   • 这种情况下，解决办法通常是明确指定类加载器，或者通过共享数据结构和通信机制来协调不同类加载器下的对象交互。

举个例子，假设我们有两个类加载器：LoaderA 和 LoaderB，它们都尝试加载名为 MyClass 的类。在JVM中，这会导致两个不同的 MyClass 实例存在，即使它们的字节码内容完全一样。

class LoaderA extends ClassLoader {
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        // ... 自定义加载逻辑 ...
    }
}

class LoaderB extends ClassLoader {
    // 类似实现 ...
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        LoaderA loaderA = new LoaderA();
        Class<?> clazzA = loaderA.loadClass("MyClass");

        LoaderB loaderB = new LoaderB();
        Class<?> clazzB = loaderB.loadClass("MyClass");

        System.out.println(clazzA == clazzB);  // 输出 false，因为它们是不同的类实例
    }
}

总结一下，不同类加载器加载同一个类的主要问题是：

• 类的全限定名虽然相同，但在内存中被视为不同的类，无法互相混淆。
• 对象间无法相互引用，可能导致程序行为异常。
• 影响系统的安全性和隔离性。