Tomcat啟動時classloader載入順序
阿新 • • 發佈：2019-02-18
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1 - Tomcat 的類載入器的結構
Tomcat Server 在啟動的時候將構造一個ClassLoader樹，以保證模組的類庫是私有的
Tomcat Server的ClassLoader結構如下：
+-----------------------------+
| Bootstrap |
| | |
| System |
| | |
| Common |
| / / |
| Catalina Shared |
| / / |
| WebApp1 WebApp2 |
+-----------------------------+
其中：
- Bootstrap - 載入JVM自帶的類和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar
- System - 載入$CLASSPATH/*.class
- Common - 載入$CATALINA_HOME/common/...，它們對TOMCAT和所有的WEB APP都可見
- Catalina - 載入$CATALINA_HOME/server/...，它們僅對TOMCAT可見，對所有的WEB APP都不可見
- Shared - 載入$CATALINA_HOME/shared/...，它們僅對所有WEB APP可見，對TOMCAT不可見（也不必見）
- WebApp - 載入ContextBase?/WEB-INF/...，它們僅對該WEB APP可見
2 - ClassLoader 的工作原理
每個執行中的執行緒都有一個成員contextClassLoader，用來在執行時動態地載入其它類
系統預設的contextClassLoader是systemClassLoader，所以一般而言java程式在執行時可以使用JVM自帶的類、$JAVA_HOME/jre/lib/ext/中的類和$CLASSPATH/中的類
可以使用 Thread.currentThread().setContextClassLoader(...); 更改當前執行緒的contextClassLoader，來改變其載入類的行為
ClassLoader 被組織成樹形，一般的工作原理是：
1) 執行緒需要用到某個類，於是contextClassLoader被請求來載入該類
2) contextClassLoader請求它的父ClassLoader來完成該載入請求
3) 如果父ClassLoader無法載入類，則contextClassLoader試圖自己來載入
注意 ：WebApp?ClassLoader的工作原理和上述有少許不同：
它先試圖自己載入類（在ContextBase?/WEB-INF/...中載入類），如果無法載入，再請求父ClassLoader完成
由此可得：
- 對於WEB APP執行緒，它的contextClassLoader是WebApp?ClassLoader
- 對於Tomcat Server執行緒，它的contextClassLoader是CatalinaClassLoader
3 類的查詢
ClassLoader類中loadClass方法為預設實現，用下面的順序查詢類：
1、呼叫findLoadedClass方法來檢查是否已經被載入。如果沒有則繼續下面的步驟。
2、如果當前類裝載器有一個指定的委託父裝載器，則用委託父裝載器的loadClass方法載入類，也就是委託給父裝載器載入相應的類。
3、如果這個類裝載器的委託層級體系沒有一個類裝載器載入該類，則使用類裝載器定位類的特定實現機制，呼叫findClass方法來查詢類。
4 - 部分原始碼分析
4.1 - org/apache/catalina/startup/Bootstrap.java
Bootstrap中定義了三個classloader:commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader.三者關係如下：
// 注意三個自己定置的ClassLoader的層次關係：
// systemClassLoader (root)
// +--- commonLoader
// +--- catalinaLoader
// +--- sharedLoader
Tomcat Server 執行緒的起點
構造ClassLoader樹，通過Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader)設定當前的classloader為catalinaLoader。
載入若干類，然後轉入org.apache.catalina.startup.Catalina類中
4.2 org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader.java
通過看loadClass這個方法來看tomcat是如何載入類的，順序如下：
(0) Check our previously loaded class cache查詢已經裝載的class
clazz = findLoadedClass(name);
(1) If a system class, use system class loader通過系統classloader來裝載class
ClassLoader loader = system;
clazz = loader.loadClass(name);
(2) Delegate to our parent if requested如果有代理則使用父類classloader
ClassLoader loader = parent;
if (loader == null)
loader = system;
clazz = loader.loadClass(name);
(3) Search local repositories 查詢本地類池，比如$CATALINA_HOME/server
clazz = findClass(name);
(4) Delegate to parent unconditionally 預設使用代理裝載器
[ 檢視程式碼]
4.3 - org/apache/catalina/startup/ClassLoaderFactory.java
根據設定建立並返回StandardClassLoader的例項
[ 檢視程式碼]
4.4 - org/apache/catalina/loader/StandardClassLoader.java
類載入器
4.5 - org/apache/catalina/startup/SecurityClassLoad.java
該類僅包含一個靜態方法，用來為catalinaLoader載入一些類
[ 檢視程式碼]
Appendix - 參考
[1] http://jakarta.apache.org/tomcat/ 中的Tomcat 4.1.x文件Class Loader HOW-TO
在一個 JVM 中可能存在多個 ClassLoader ，每個 ClassLoader 擁有自己的 NameSpace 。一個 ClassLoader 只能擁有一個 class 物件型別的例項，但是不同的 ClassLoader 可能擁有相同的 class 物件例項，這時可能產生致命的問題。如 ClassLoaderA ，裝載了類 A 的型別例項 A1 ，而 ClassLoaderB ，也裝載了類 A 的物件例項 A2 。邏輯上講 A1=A2 ，但是由於 A1 和 A2 來自於不同的 ClassLoader ，它們實際上是完全不同的，如果 A 中定義了一個靜態變數 c ，則 c 在不同的 ClassLoader 中的值是不同的。
1 - Tomcat 的類載入器的結構
Tomcat Server 在啟動的時候將構造一個ClassLoader樹，以保證模組的類庫是私有的
Tomcat Server的ClassLoader結構如下：
+-----------------------------+
| Bootstrap |
| | |
| System |
| | |
| Common |
| / / |
| Catalina Shared |
| / / |
| WebApp1 WebApp2 |
+-----------------------------+
其中：
- Bootstrap - 載入JVM自帶的類和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar
- System - 載入$CLASSPATH/*.class
- Common - 載入$CATALINA_HOME/common/...，它們對TOMCAT和所有的WEB APP都可見
- Catalina - 載入$CATALINA_HOME/server/...，它們僅對TOMCAT可見，對所有的WEB APP都不可見
- Shared - 載入$CATALINA_HOME/shared/...，它們僅對所有WEB APP可見，對TOMCAT不可見（也不必見）
- WebApp - 載入ContextBase?/WEB-INF/...，它們僅對該WEB APP可見
2 - ClassLoader 的工作原理
每個執行中的執行緒都有一個成員contextClassLoader，用來在執行時動態地載入其它類
系統預設的contextClassLoader是systemClassLoader，所以一般而言java程式在執行時可以使用JVM自帶的類、$JAVA_HOME/jre/lib/ext/中的類和$CLASSPATH/中的類
可以使用 Thread.currentThread().setContextClassLoader(...); 更改當前執行緒的contextClassLoader，來改變其載入類的行為
ClassLoader 被組織成樹形，一般的工作原理是：
1) 執行緒需要用到某個類，於是contextClassLoader被請求來載入該類
2) contextClassLoader請求它的父ClassLoader來完成該載入請求
3) 如果父ClassLoader無法載入類，則contextClassLoader試圖自己來載入
注意 ：WebApp?ClassLoader的工作原理和上述有少許不同：
它先試圖自己載入類（在ContextBase?/WEB-INF/...中載入類），如果無法載入，再請求父ClassLoader完成
由此可得：
- 對於WEB APP執行緒，它的contextClassLoader是WebApp?ClassLoader
- 對於Tomcat Server執行緒，它的contextClassLoader是CatalinaClassLoader
3 類的查詢
ClassLoader類中loadClass方法為預設實現，用下面的順序查詢類：
1、呼叫findLoadedClass方法來檢查是否已經被載入。如果沒有則繼續下面的步驟。
2、如果當前類裝載器有一個指定的委託父裝載器，則用委託父裝載器的loadClass方法載入類，也就是委託給父裝載器載入相應的類。
3、如果這個類裝載器的委託層級體系沒有一個類裝載器載入該類，則使用類裝載器定位類的特定實現機制，呼叫findClass方法來查詢類。
4 - 部分原始碼分析
4.1 - org/apache/catalina/startup/Bootstrap.java
Bootstrap中定義了三個classloader:commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader.三者關係如下：
// 注意三個自己定置的ClassLoader的層次關係：
// systemClassLoader (root)
// +--- commonLoader
// +--- catalinaLoader
// +--- sharedLoader
Tomcat Server 執行緒的起點
構造ClassLoader樹，通過Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader)設定當前的classloader為catalinaLoader。
載入若干類，然後轉入org.apache.catalina.startup.Catalina類中
4.2 org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader.java
通過看loadClass這個方法來看tomcat是如何載入類的，順序如下：
(0) Check our previously loaded class cache查詢已經裝載的class
clazz = findLoadedClass(name);
(1) If a system class, use system class loader通過系統classloader來裝載class
ClassLoader loader = system;
clazz = loader.loadClass(name);
(2) Delegate to our parent if requested如果有代理則使用父類classloader
ClassLoader loader = parent;
if (loader == null)
loader = system;
clazz = loader.loadClass(name);
(3) Search local repositories 查詢本地類池，比如$CATALINA_HOME/server
clazz = findClass(name);
(4) Delegate to parent unconditionally 預設使用代理裝載器
[ 檢視程式碼]
4.3 - org/apache/catalina/startup/ClassLoaderFactory.java
根據設定建立並返回StandardClassLoader的例項
[ 檢視程式碼]
4.4 - org/apache/catalina/loader/StandardClassLoader.java
類載入器
4.5 - org/apache/catalina/startup/SecurityClassLoad.java
該類僅包含一個靜態方法，用來為catalinaLoader載入一些類
[ 檢視程式碼]
Appendix - 參考
[1] http://jakarta.apache.org/tomcat/ 中的Tomcat 4.1.x文件Class Loader HOW-TO
在一個 JVM 中可能存在多個 ClassLoader ，每個 ClassLoader 擁有自己的 NameSpace 。一個 ClassLoader 只能擁有一個 class 物件型別的例項，但是不同的 ClassLoader 可能擁有相同的 class 物件例項，這時可能產生致命的問題。如 ClassLoaderA ，裝載了類 A 的型別例項 A1 ，而 ClassLoaderB ，也裝載了類 A 的物件例項 A2 。邏輯上講 A1=A2 ，但是由於 A1 和 A2 來自於不同的 ClassLoader ，它們實際上是完全不同的，如果 A 中定義了一個靜態變數 c ，則 c 在不同的 ClassLoader 中的值是不同的。