Tomcat的類加載機(jī)制流程及源碼解析
在前面 Java虛擬機(jī)：對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程與類加載機(jī)制、雙親委派模型 文章中，我們介紹了 JVM 的類加載機(jī)制以及雙親委派模型，雙親委派模型的類加載過(guò)程主要分為以下幾個(gè)步驟：
（1）初始化 ClassLoader 時(shí)需要指定自己的 parent 是誰(shuí)
（2）先檢查類是否已經(jīng)被加載過(guò)，如果類已經(jīng)被加載了，直接返回
（3）若沒(méi)有加載則調(diào)用父加載器 parent 的 loadClass() 方法進(jìn)行加載
（4）若父加載器為空則默認(rèn)使用啟動(dòng)類加載器 bootstrap ClassLoader 進(jìn)行加載
（5）如果父類加載失敗，拋出 ClassNotFoundException 異常后，再調(diào)用自己的 findClass() 方法進(jìn)行加載。
前面文章也提到，如果想要破壞這種機(jī)制，那么就自定義一個(gè)類加載器（繼承自 ClassLoader），并重寫(xiě)其中的 loadClass() 方法，使其不進(jìn)行雙親委派即可。最經(jīng)典例子就是 Tomcat 容器的類加載機(jī)制了，它實(shí)現(xiàn)了自己的類加載器 WebApp ClassLoader，并且打破了雙親委派模型，在每個(gè)應(yīng)用在部署后，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)唯一的類加載器。
1、Tomcat 的類加載器結(jié)構(gòu)圖：
（1）Common ClassLoader：加載 common.loader 屬性下的 jar，一般是 CATALINA_HOME/lib 目錄下，主要是 tomcat 使用以及應(yīng)用通用的一些類
（2）Catalina ClassLoader：加載 server.loader 屬性下的 jar，默認(rèn)未配置路徑，返回其父加載器即 Common ClassLoader，主要是加載服務(wù)器內(nèi)部可⻅類，這些類應(yīng)⽤程序不能訪問(wèn)；
（3）Shared Classloader：加載 share.loader 屬性下的jar，默認(rèn)未配置路徑，返回其父加載器即 Common ClassLoader，主要是加載應(yīng)⽤程序共享類，這些類對(duì) Tomcat 自己不可見(jiàn)；
只有指定了 tomcat/conf/catalina.properties 配置文件的 server.loader 和 share.loader 項(xiàng)后，才會(huì)真正建立 Catalina ClassLoader 和 Shared ClassLoader 的實(shí)例，否則在用到這兩個(gè)類加載器的地方都會(huì)用 Common ClassLoader 的實(shí)例代替，而默認(rèn)的配置文件中是沒(méi)有設(shè)置這兩個(gè) loader 項(xiàng)的
（4）WebApp ClassLoader：Tomcat 可以存在多個(gè) WebApp ClassLoader 實(shí)例，每個(gè)應(yīng)⽤程序都會(huì)有⼀個(gè)獨(dú)⼀⽆⼆的 WebApp ClassLoader，⽤來(lái)加載本應(yīng)⽤程序 /WEB-INF/classes 和 /WEB-INF/lib 下的類。
2、Tomcat 的類加載流程說(shuō)明：
當(dāng) Tomcat 使用 WebAppClassLoader 進(jìn)行類加載時(shí)，具體過(guò)程如下：
（1）先在本地 cache 緩存中查找該類是否已經(jīng)加載過(guò)，看看 Tomcat 有沒(méi)有加載過(guò)這個(gè)類
（2）如果 Tomcat 沒(méi)有加載過(guò)這個(gè)類，則從系統(tǒng)類加載器的 cache 緩存中查找是否加載過(guò)
（3）如果沒(méi)有，則使用 ExtClassLoader 類加載器類加載，重點(diǎn)來(lái)了，Tomcat 的 WebAppClassLoader 并沒(méi)有先使用 AppClassLoader 來(lái)加載類，而是直接使用了 ExtClassLoader 來(lái)加載類。不過(guò) ExtClassLoader 依然遵循雙親委派，它會(huì)使用 Bootstrap ClassLoader 來(lái)對(duì)類進(jìn)行加載，保證了 Jre 里面的核心類不會(huì)被重復(fù)加載。
比如在 Web 中加載一個(gè) Object 類。WebAppClassLoader → ExtClassLoader → Bootstrap ClassLoader，這個(gè)加載鏈，就保證了 Object 不會(huì)被重復(fù)加載。
（4）如果沒(méi)有加載成功，WebAppClassLoader 就會(huì)調(diào)用自己的 findClass() 方法由自己來(lái)對(duì)類進(jìn)行加載，先在 WEB-INF/classes 中加載，再?gòu)?WEB-INF/lib 中加載。
（5）如果仍然未加載成功，WebAppclassLoader 會(huì)委派給 SharedClassLoader，SharedClassLoad 再委派給 CommonClassLoader，CommonClassLoader 委派給 AppClassLoader，直到最終委派給 BootstrapClassLoader，最后再一層一層地在自己目錄下對(duì)類進(jìn)行加載。
（6）都沒(méi)有加載成功的話，拋出異常。
3、源碼解析：
（1）WebAppClassLoader 的 loadClass() 方法源碼：
WebappClassLoader 應(yīng)用類加載器的 loadClass 在他的父類 WebappClassLoaderBase 中
public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
Class<?> clazz = null;
//1. 先在本地cache查找該類是否已經(jīng)加載過(guò)
clazz = findLoadedClass0(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
//2. 從系統(tǒng)類加載器的cache中查找是否加載過(guò)
clazz = findLoadedClass(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
// 3. 嘗試用ExtClassLoader類加載器類加載(ExtClassLoader 遵守雙親委派，ExtClassLoader 會(huì)使用 Bootstrap ClassLoader 對(duì)類進(jìn)行加載)
ClassLoader javaseLoader = getJavaseClassLoader();
try {
clazz = javaseLoader.loadClass(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
// 4. 嘗試在本地目錄搜索class并加載
try {
clazz = findClass(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
// 5. 嘗試用系統(tǒng)類加載器(AppClassLoader)來(lái)加載
try {
clazz = Class.forName(name, false, parent);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
}
//6. 上述過(guò)程都加載失敗，拋出異常
throw new ClassNotFoundException(name);
}
（2）WebAppClassLoader 的 findClass() 方法源碼：
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// Ask our superclass to locate this class, if possible
// (throws ClassNotFoundException if it is not found)
Class<?> clazz = null;
// 先在自己的 Web 應(yīng)用目錄下查找 class
clazz = findClassInternal(name);
// 找不到 在交由父類來(lái)處理
if ((clazz == null) && hasExternalRepositories) {
clazz = super.findClass(name);
}
if (clazz == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return clazz;
}
4、為什么tomcat要實(shí)現(xiàn)自己的類加載機(jī)制：
WebAppClassLoader 加載類的時(shí)候，故意打破了JVM 雙親委派機(jī)制，繞開(kāi)了 AppClassLoader，直接先使用 ExtClassLoader 來(lái)加載類。最主要原因是保證部署在同一個(gè) Web 容器上的不同 Web 應(yīng)用程序所使用的類庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)相互隔離，避免不同項(xiàng)目的相互影響。當(dāng)然還有其他原因，如：
（1）保證 Web 容器自身的安全不受部署的 Web 應(yīng)用程序影響，所以 Tomcat 使用的類庫(kù)要與部署的應(yīng)用的類庫(kù)相互獨(dú)立
（2）保證部分基礎(chǔ)類不會(huì)被同時(shí)加載，有些類庫(kù) Tomcat 與部署的應(yīng)用可以共享，比如說(shuō) servlet-api
（3）保證部署在同一個(gè) Web 容器的應(yīng)用之間的類庫(kù)可以共享，這聽(tīng)起來(lái)好像主要原因相互矛盾，但其實(shí)這很合理，類被類加載器加載到虛擬機(jī)后，會(huì)存放在方法區(qū)的永久代中，如果類庫(kù)不能共享，虛擬機(jī)的方法區(qū)就會(huì)很容易出現(xiàn)過(guò)度膨脹的風(fēng)險(xiǎn)。比如這時(shí)候如果有大量的應(yīng)用使用 spring 來(lái)管理，如果 spring 類庫(kù)不能共享，那每個(gè)應(yīng)用的 spring 類庫(kù)都會(huì)被加載一次，將會(huì)是很大的資源浪費(fèi)。
小結(jié)：Tomcat 實(shí)際上只有 WebAppClassLoader 加載器中打破了雙親委派，其他類加載器還是遵循雙親委派的。 這樣做最主要原因是保證同個(gè) Web 容器中的不同 Web 應(yīng)用程序所使用的類庫(kù)相互獨(dú)立，避免相互影響
參考文章：https://www.jb51.net/article/229561.htm
到此這篇關(guān)于Tomcat的類加載機(jī)制流程及源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Tomcat類加載機(jī)制內(nèi)容請(qǐng)搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站！
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