Tomcat类加载器机制详解

Tomcat类加载器机制详解 1. Tomcat类加载器的设计背景 Tomcat作为一个Web容器，需要支持多个应用程序的部署，这些应用程序可能依赖不同版本的第三方库。因此，Tomcat需要实现以下目标： 隔离性 ：不同应用依赖的不同版本类库需要隔离 共享性 ：某些基础类库需要被所有应用共享 灵活性 ：支持热部署等特性 2. Tomcat类加载器层次结构 Tomcat实现了多层次的类加载器，按照从父到子的顺序依次为： Bootstrap类加载器 ：JVM自带的类加载器 System类加载器 ：JVM自带的类加载器 Common类加载器 Catalina类加载器 Shared类加载器 Webapp类加载器 JasperLoader 2.1 Common类加载器 作用 ：Tomcat最基本的类加载器 加载路径 ：默认加载 $CATALINA_HOME/lib 下的jar包 初始化过程 ： 在Bootstrap中初始化 调用 createClassLoader 创建 作为catalinaLoader和sharedLoader的父加载器 通过 CatalinaProperties.getProperty 获取要加载的路径 2.2 Catalina类加载器 特点 ： Tomcat容器私有的类加载器 加载路径中的class对Webapp不可见 初始化过程 ： 在Bootstrap中初始化 以commonLoader作为父加载器 默认加载路径为空，直接使用父加载器 用于加载 org.apache.catalina.startup.Catalina 通过反射将 ParentClassLoader 改为sharedLoader 2.3 Shared类加载器 特点 ： 各个Webapp共享的类加载器 加载路径中的class对所有Webapp可见 对Tomcat容器不可见 初始化过程 ： 在Bootstrap中初始化 以commonLoader作为父加载器 默认加载路径为空，直接使用父加载器 通过反射将 Catalina.parentClassLoader 设置为sharedLoader 2.4 Webapp类加载器 特点 ： 各个Webapp私有的类加载器 加载 WEB-INF/libs 和 WEB-INF/classes 目录下的内容 可以使用SharedClassLoader加载的类 不同WebAppClassLoader实例之间相互隔离 初始化 ：在 StandardContext.startInternal 中初始化 2.5 JasperLoader 特点 ： 专门用于加载JSP文件编译后的Class 加载范围仅限于单个JSP文件编译出的Class 设计目的是为了支持热部署 工作机制 ： 当检测到JSP文件被修改时，会替换当前JasperLoader实例 创建新的Jsp类加载器实现热部署 3. Tomcat类加载机制特点 3.1 违反双亲委派模型 Tomcat的类加载机制违反了标准的双亲委派原则，具体实现如下： 首先调用 findLoadedClass0 从缓存中查找已加载的类 如果开启了双亲委派机制，先委派父加载器加载 使用WebApp类加载器扫描 WEB-INF/libs 和 WEB-INF/classes 目录 如果没有开启双亲委派，使用commonLoader加载 所有加载器都加载不到时，抛出 ClassNotFoundException 3.2 数组类加载的特殊性 可以加载 ：共享库中的对象数组（如 [Ljava.lang.StackTraceElement; ） 不能加载 ：自定义类和第三方类的对象数组（如 [Lorg.apache.commons.collections.Transformer; ） 4. 类加载流程源码分析 关键方法： WebappClassLoaderBase#loadClass(java.lang.String, boolean) 检查缓存中是否已加载 检查是否启用双亲委派 尝试使用WebApp类加载器加载 尝试使用父类加载器加载 最终抛出异常 5. 总结 Tomcat的类加载机制设计特点： 隔离与共享并存 ：既实现了应用间的隔离，又支持公共库的共享 热部署支持 ：通过JasperLoader实现JSP的热部署 灵活的双亲委派 ：可以根据需要选择是否遵循双亲委派模型 安全性 ：虽然违反双亲委派，但不会导致核心API被篡改 这种设计使得Tomcat能够： 支持多个应用部署 解决依赖冲突问题 提供热部署能力 保持系统稳定性