Java的ClassLoader與Package機制

為了深入瞭解Java的ClassLoader機制，我們先來做以下實驗：

package java.lang;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        char[] c = "1234567890".toCharArray();
        String s = new String(0, 10, c);
    }
}

String類有一個Package許可權的建構函式String(int offset, int length, char[] array)，按照預設的存取權限，由於Test屬於java.lang包，因此理論上應該可以訪問String的這個建構函式。編譯通過！執行時結果如下：

Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Prohibited package name:
 java.lang
        at java.lang.ClassLoader.defineClass(Unknown Source)
        at java.security.SecureClassLoader.defineClass(Unknown Source)
        at java.net.URLClassLoader.defineClass(Unknown Source)
        at java.net.URLClassLoader.access$100(Unknown Source)
        at java.net.URLClassLoader$1.run(Unknown Source)
        at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at java.net.URLClassLoader.findClass(Unknown Source)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(Unknown Source)
        at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Unknown Source)
        at java.lang.ClassLoader.loadClass(Unknown Source)
        at java.lang.ClassLoader.loadClassInternal(Unknown Source)

奇怪吧？要弄清為什麼會有SecurityException，就必須搞清楚ClassLoader的機制。

Java的ClassLoader就是用來動態裝載class的，ClassLoader對一個class只會裝載一次，JVM使用的ClassLoader一共有4種：

啟動類裝載器，標準擴充類裝載器，類路徑裝載器和網路類裝載器。

這4種ClassLoader的優先順序依次從高到低，使用所謂的“雙親委派模型”。確切地說，如果一個網路類裝載器被請求裝載一個java.lang.Integer，它會首先把請求發送給上一級的類路徑裝載器，如果返回已裝載，則網路類裝載器將不會裝載這個java.lang.Integer，如果上一級的類路徑裝載器返回未裝載，它才會裝載java.lang.Integer。

類似的，類路徑裝載器收到請求後（無論是直接請求裝載還是下一級的ClassLoader上傳的請求），它也會先把請求發送到上一級的標準擴充類裝載器，這樣一層一層上傳，於是啟動類裝載器優先順序最高，如果它按照自己的方式找到了java.lang.Integer，則下面的ClassLoader都不能再裝載java.lang.Integer，儘管你自己寫了一個java.lang.Integer，試圖取代核心庫的java.lang.Integer是不可能的，因為自己寫的這個類根本無法被下層的ClassLoader裝載。

再說說Package許可權。Java語言規定，在同一個包中的class，如果沒有修飾符，預設為Package許可權，包內的class都可以訪問。但是這還不夠準確。確切的說，只有由同一個ClassLoader裝載的class才具有以上的Package許可權。比如啟動類裝載器裝載了java.lang.String，類路徑裝載器裝載了我們自己寫的java.lang.Test，它們不能互相訪問對方具有Package許可權的方法。這樣就阻止了惡意代碼訪問核心類的Package許可權方法。