Tomcat - 深度学习 - 类加器详解

前言

Tomcat如何实现不同的应用程序,使用不同的第三方类库?带着疑问学下去

打破双亲委派

以Tomcat类加载为例,Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行? 我们思考一下:

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,不能与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,我们知道,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, web容器需要支持 jsp 修改后不 用重启。

比如以下伪代码,我们又要确保各自隔离,又要确保底层库通用。必定主要实现自定义ClassLoader

Tomcat 平台
  应用A
  	com.xm.Test1
  应用B
  	com.xm.Test1

Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行?

答案是不行的。为什么?

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的,因为他的职责就是保证唯一性。 第三个问题和第一个问题一样。 我们再看第四个问题,我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载,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自定义加载器详解

Tomcat - 深度学习 - 类加器详解_第1张图片

tomcat的几个主要类加载器:

  • 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;主要负责管理用户自定义目录下的 lib,classes

从图中的委派关系中可以看出:

CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使 用,从而实现了公有类库的共用,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文件的热加载功能。

tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗?

答案是:违背了。 我们前面说过,双亲委派机制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。很显然,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,打破了双亲委派机制。

public class JarFileTest {
    public static void main(String[] args) {
        JarFile jarFile = new JarFile("xxx.jar");
        JarEntry entry = jarFile.getJarEntry("java/servlet/AsyncEvent1.class");
        System.out.println(entry.getName());
    }
}

加载规则

1. map -> 自己缓存中查找
2. jvm -> 查找是否已经加载
3. 尝试通过类加载器(ExtClassLoader)加载类,防止Webapp重写JDK中的类
4. Tomcat认定特殊的类,是否委派给父类去加载 CommonClassLoader(URLClassLoader)去加载
5. 去自己的webapps里面去加载
6. 如果还没有加载到,无条件交给父类去加载 CommonClassLoader(URLClassLoader)去加载

热加载与热部署

热加载—是针对应用Context来的

  • 热加载的目的是让JVM中老的class对象替换为新的class对象,因为不能直接替换,我们需要卸载掉classLoader

  • 如何开启热加载 reloadable 默认false

    <Context path="/hello" docBase="\ServletDemo" reloadable="true"/>
    
  • 删除修改,都会进行热加载

  • 添加不会热加载

    public class WebappLoader extends LifecycleMBeanBase
        implements Loader, PropertyChangeListener {
      
        @Override
        public void backgroundProcess() {
            if (reloadable && modified()) {
                // 触发了热加载
                try {
                    Thread.currentThread().setContextClassLoader
                        (WebappLoader.class.getClassLoader());
                    if (context != null) {
                        context.reload();
                    }
                } finally {
                    if (context != null && context.getLoader() != null) {
                        Thread.currentThread().setContextClassLoader
                            (context.getLoader().getClassLoader());
                    }
                }
            }
        }
    }
    

    modified 最终调用这里

    public abstract class WebappClassLoaderBase extends ... {
     	public boolean modified() {
            for (Entry<String,ResourceEntry> entry : resourceEntries.entrySet()) {
                long cachedLastModified = entry.getValue().lastModified;
                long lastModified = resources.getClassLoaderResource(
                        entry.getKey()).getLastModified();
                // 某一个文件最后一次修改时间是什么
                if (lastModified != cachedLastModified) {
                  ...
                    return true;
                }
            }
    
            // Check if JARs have been added or removed
            // 检测jar包删除与修改
            WebResource[] jars = resources.listResources("/WEB-INF/lib");
            // Filter out non-JAR resources
    				...
            // No classes have been modified
            return false;
        }
    }
    

    reload源码流程

    public class StandardContext extends ContainerBase
            implements Context, NotificationEmitter {
    
    		@Override
        public synchronized void reload() {
          	// 暂停,停止接受请求等
            setPaused(true);
           // 停止,老webappClassLoader=null
            stop();
           // 开始,new webappClassLoader()类加载器,通过它重新加载新的类
            start();
            // 恢复
            setPaused(false);
    
        }
    }
    

热部署—Host (如果我们某个虚拟主机应用发生变化,进行热部署)

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