Tomcat类加载机制

目录

结论：

问题：

Tomcat 如何实现自己独特的类加载机制？

tomcat 违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？

类加载

JVM类加载

Tomcat类加载

---

结论：

• Tomcat的类加载机制违反了双亲委派机制。
• 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(WebAppClassLoader)会优先加载，加载不到时再交给commonClassLoader走双亲委托。
• 因此，按照这个过程可以想到，如果同样在CLASSPATH指定的目录中和自己工作目录中存放相同的class，会优先加载CLASSPATH目录中的文件。

问题：

1、既然 Tomcat 不遵循双亲委派机制，那么如果我自己定义一个恶意的HashMap，会不会有风险呢？

• 没有风险。
• tomcat不遵循双亲委派机制，只是自定义的classLoader顺序不同
• 但顶层还是相同的，还是要去顶层请求classloader。

2、Tomcat是个web容器， 那么它要解决什么问题？

• 1）一个web容器可能需要部署两个应用程序，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，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
• 2）部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则，如果服务器有10个应用程序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
• 3）web容器也有自己依赖的类库，不能于应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
• 4）web容器要支持jsp的修改，jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情，否则要你何用？ 所以，web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。

3、Tomcat 如果使用默认的类加载机制行不行？

• 不行。
• 看2中第一个问题：如果使用默认的类加载器机制，那么是无法加载两个相同类库的不同版本的，默认的类加载器是不管你是什么版本的，只在乎你的全限定类名，并且只有一份。
• 第二个问题：默认的类加载器是能够实现共享的，因为他的职责就是保证唯一性。
• 第三个问题同第一个问题。
• 第四个问题，我们想我们要怎么实现jsp文件的HotSwap，jsp 文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢？我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器，所以你应该想到了，每个jsp文件对应一个唯一的类加载器，当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。

Tomcat 如何实现自己独特的类加载机制？

前面3个类加载和默认的一致，CommonClassLoader、CatalinaClassLoader、SharedClassLoader和WebappClassLoader则是Tomcat自己定义的类加载器，它们分别加载 /common/*、/server/*、/shared/*（在tomcat 6之后已经合并到根目录下的lib目录下）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。

• CommonLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问；
• CatalinaLoader：Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见；
• SharedLoader：各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见；
• WebappClassLoader：各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见；

从图中的委派关系中可以看出：

• CommonClassLoader能加载的类都可以被Catalina ClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用，而CatalinaClassLoader和Shared ClassLoader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文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能。

tomcat 违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？

• 违背了。
• 双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应当由自己的父类加载器加载。
• 显然，tomcat 不是这样实现，tomcat 为了实现隔离性，没有遵守这个约定，每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件，不会传递给父类加载器。
• 如果tomcat 的 Common ClassLoader 想加载 WebApp ClassLoader 中的类，该怎么办？可以使用线程上下文类加载器实现，使用线程上下文加载器，可以让父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作。

类加载

• 在JVM中并不是一次性把所有的文件都加载到，而是一步一步的，按照需要来加载。
• 比如JVM启动时，会通过不同的类加载器加载不同的类。
• 当用户在自己的代码中，需要某些额外的类时，再通过加载机制加载到JVM中，并且存放一段时间，便于频繁使用。

JVM类加载

JVM类加载采用 双亲委派机制，如下图所示：

JVM中包括几种类加载器：BootStrapClassLoader 引导类加载器 、ExtClassLoader 扩展类加载器、 AppClassLoader 应用类加载器、 CustomClassLoader 用户自定义类加载器。他们的区别上面也都有说明。需要注意的是，不同的类加载器加载的类是不同的，因此如果用户使用加载器1加载的某个类，其他用户并不能够使用。

当JVM运行过程中，用户需要加载某些类时，会按照下面的步骤（父类委托机制）：

•  用户自己的类加载器，把加载请求传给父加载器，父加载器再传给其父加载器，一直到加载器树的顶层。
• 最顶层的类加载器首先针对其特定的位置加载，如果加载不到就转交给子类。
• 如果一直到底层的类加载都没有加载到，那么就会抛出异常ClassNotFoundException。

因此，按照这个过程可以想到，如果同样在CLASSPATH指定的目录中和自己工作目录中存放相同的class，会优先加载CLASSPATH目录中的文件。

Tomcat类加载

在tomcat中类的加载稍有不同，如下图：

当tomcat启动时，会创建几种类加载器：

• Bootstrap 引导类加载器：加载JVM启动所需的类，以及标准扩展类（位于jre/lib/ext下）
• System 系统类加载器：加载tomcat启动的类，比如bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下。
• Common 通用类加载器：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
• 4 webapp 应用类加载器：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文件中的class 和 WEB-INF/classes下的class文件。

当应用需要到某个类时，则会按照下面的顺序进行类加载：

• 1）使用bootstrap引导类加载器加载
• 2）使用system系统类加载器加载
• 3）使用应用类加载器在WEB-INF/classes中加载
• 4）使用应用类加载器在WEB-INF/lib中加载
• 5）使用common类加载器在CATALINA_HOME/lib中加载

参考：https://www.cnblogs.com/aspirant/p/8991830.html