Tomcat的类加载机制

Posted 2021-01-28 yuanfei1110111

Tomcat类加载分为四部分（不是步骤）：
1.BootStrap 启动类加载
2.System 系统类加载 CATALINA_HOME/conf
3.Common 通用类加载 CATALINA_HOME/lib
4.Webapp 应用类加载 WEB-INF/lib和WEB-INF/classes

当Tomcat启动时，步骤如下：
1.BootStrap，加载JVM运行基本的类，以及标准扩展类（jre/lib/ext中的类）
2.System，加载catalina.bat/catalina.sh中指定位置的类，如bootstrap.jar、tomcat-juli.jar等
3.Webapp，每个应用在部署后，都会创建一个唯一的类加载器，该类加载器会加载位于WEB-INF/lib下的jar文件和WEB-INF/classes下的class文件（先classes文件夹再lib文件夹）
4.Common，加载Tomcat使用以及应用通用的一些类，位于CATALINA_HOME/lib下，比如servlet-api.jar


Tomcat中通过扩展URLClassLoader来实现自己的类加载器

Tomcat作为一个java web容器，也有自己的类加载机制，通过自定义的类加载机制以实现共享类库的抽取、不同web应用之间的资源隔离和热加载等功能。除了一些java自身的类加载器之外，Tomcat实现的主要类加载器有：Common ClassLoader、Catalina ClassLoader、Shared ClassLoader以及WebApp ClassLoader。

其中，Common、Catalina、Shared类加载器是URLClassLoader类的一个实例，只是它们的类加载路径不一样，在catalina.properties配置文件中进行配置（common.loader、server.loader、shared.loader）。

WebAppClassLoader继承自WebAppClassLoaderBase，基本所有的逻辑都在WebAppClassLoaderBase中实现了。

而WebAppClassLoaderBase、ExtClassLoader、AppClassLoader都继承自URLClassLoader，因此可以看出，Tomcat所有的类加载器都以URLClassLoader为基础进行扩展。

在默认配置中，Common、Catalina、Shared类加载器都是同一个对象，即commonLoader（因为Catalina、Shared的默认加载路径为空，直接返回父类加载器commonLoader）

一个Web应用对应着一个StandardContext实例，每个web应用都拥有独立的web应用类加载器（WebAppClassLoader），这个类加载器在StandardContext.startInternal()中被构造出来

Tomcat的类加载机制违反了双亲委托原则，对于一些未加载的非基础类（Object、String等），各个web应用自己的类加载器会优先加载，加载不到再交给commonClassLoader走双亲委托，针对某个类的具体加载逻辑位于WebAppClassLoaderBase.loadClass()方法中：
1.先在本地缓存中查找是否已经加载过该类（对于一些已经加载了的类，会被缓存在resourceEntries这个数据结构中），如果已经加载就返回；
2.让系统类加载器（AppClassLoader）尝试加载该类，主要是为了防止一些基础类会被web中的类覆盖，如果加载到就返回；
3.前两步都没加载到目标类，那么web应用的类加载器将自行加载（先加载WEB-INF/classes再加载WEB-INF/lib），如果加载到就返回；
4.最后还是加载不到的话，委托父类加载器（Common ClassLoader）去加载。

第3第4两个步骤的顺序已经违反了双亲委托机制，除了Tomcat外，JDBC、JNDI、Thread.currentThread().setContextClassLoader()等都一样违反了双亲委托。

另外，开发者也会因为粗心而犯下面的错误：
1.在CATALINA_HOME/lib以及WEB-INF/lib中放置了不同版本的jar包，此时就会导致某些情况下报加载不到类的错误；
2.如果多个应用使用同一jar包文件，当放置了多份，就可能导致多个应用间出现类加载不到的错误