Tomcat类加载机制

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.主流的Java Web服务器,如Tomcat、Jetty、WebLogic、WebSphere等都实现了自己定义的类加载器(一般都不止一个)。因为一个功能健全的web服务器要解决一下几个问题:

    1)部署在一个服务器上的两个web应用程序所使用的Java类库可以实现互相隔离。这是最基本的需求,两个不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,不能要求一个类库在一个服务器中只有一份,服务器应当保证两个应用程序的类库可以互相独立使用

    2)部署在同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库可以互相共享。这个需求也非常很常见,如,用户可能有10各使用Spring组织的应用程序部署在同一台服务器上,如果把10份Spring分别存放在各个应用程序的隔离目录中,将会是很大的资源浪费-这主要不是浪费磁盘空间的问题,而是指类库在使用时都要被加载到服务器内存,如果类库不能共享,虚拟机的方法区就会很容易出现过度膨胀的风险

    3)服务器需要尽可能地保证自身的安全不受部署的Web应用程序影响。目前,有许多主流的Java Web服务器自身也是使用Java语言来实现的。因此,服务器本身也有类库依赖的问题,一般来说,基于安全考虑,服务器所使用的类库应该与应用程序的类库相互独立

    4)支持jsp应用的Web服务器,大多数都需要支持HotSwap功能。我们知道,jsp文件最终要编译成Java Class才能由虚拟机执行,但jsp文件由于其纯文本存储的特性,运行时修改的概率远远大于第三方类库或程序自身的Class文件。而且ASP、PHP和JSP这些网页应用也把修改后无需重启作为一个很大的“优势”来看待,因此,“主流”的Web服务器都会支持JSP的热替换,当然也有“非主流”的,如运行在生产模式下的WebLogic服务器默认就不会处理JSP文件的变化

  由于存在上述问题,在部署Web应用时,单独的一个ClassPath就无法满足需求了,所以各种Web服务器都“不约而同”地提供了好几个ClassPath路径供用户存放第三方类库,这些路径一般都以lib或classes命名,被放置到不同路径中的类库,具备不同的访问范围和服务对象,通常,每一个目录都会有一个相应的自定义类加载器去加载放置在里面的Java类库。

Tomcat对用户类库与类加载器的规划

    在其目录结构下有三组目录(“/common/*”、“/server/*”、“/shared/*”)可以存放Java类库,另外还可以加上Web应用程序本身的目录“/WEB-INF/*”,一共4组,把Java类库放置在这些目录中的含义分别如下:

    1)放置在/commom目录中:类库可被Tomcat和所有的Web应用程序共同使用

    2)放置在/server目录中:类库可被Tomcat使用,对所有的Web应用程序都不可见

    3)放置在/shared目录中:类库可被所有的Web应用程序所共同使用,但对Tomcat自己不可见

    4)放置在/WebApp/WEB-INF目录中:类库仅仅可以被此Web应用程序使用,对Tomcat和其他Web应用程序都不可见

    为了支持这套目录结构,并对目录里面的类库进行加载和隔离,Tomcat自定义了多个类加载器,这些类加载器按照经典的双亲委派模型来实现,所下图:

Tomcat类加载机制_第1张图片

 

 

 

最上面的三个类加载器是JDK默认提供的类加载器。而CommonClassLoader、CatalinaClassLoader、SharedClassLoader和WebAppClassLoader则是Tomcat自己定义的类加载器,他们分别加载/common/*、/server/*、/shared/*和/WebApp/WEB-INF/*中的Java类库。其中WebApp类加载器和jsp类加载器通常会存在多个实例,每一个Web应用程序对应一个WebApp类加载器,每一个jsp文件对应一个Jsp类加载器

从上图的委派关系可以看出,CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用,而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的哪一个Class,它出现的目的就是为了被丢弃:当服务器检测到JSP文件被修改时,会替换掉目前的JasperLoader的实例,并通过在建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能。

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