关于ClassLoader In Tomcat 的研究
收回五一假期那颗破碎的心，继续我的程序人生。今天打算研究下ClassLoader在Tomcat中的工作。
以下文字来自http://hi.baidu.com/wuzejian/blog/item/678c21e92aa6483eb90e2d21.html
1 - Tomcat的类载入器的结构
Tomcat Server在启动的时候将构造一个ClassLoader树，以保证模块的类库是私有的
Tomcat Server的ClassLoader结构如下：
其中：
- Bootstrap - 载入JVM自带的类和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar
- System - 载入$CLASSPATH/*.class
- Common - 载入$CATALINA_HOME/common/...，它们对TOMCAT和所有的WEB APP都可见
- Catalina - 载入$CATALINA_HOME/server/...，它们仅对TOMCAT可见，对所有的WEB APP都不可见
- Shared - 载入$CATALINA_HOME/shared/...，它们仅对所有WEB APP可见，对TOMCAT不可见（也不必见）
- WebApp? - 载入ContextBase?/WEB-INF/...，它们仅对该WEB APP可见
2 - ClassLoader的工作原理
每个运行中的线程都有一个成员contextClassLoader，用来在运行时动态地载入其它类
系统默认的contextClassLoader是systemClassLoader，所以一般而言java程序在执行时可以使用JVM自带的类、$JAVA_HOME/jre/lib/ext/中的类和$CLASSPATH/中的类
可以使用Thread.currentThread().setContextClassLoader(...);更改当前线程的contextClassLoader，来改变其载入类的行为
ClassLoader被组织成树形，一般的工作原理是：
1) 线程需要用到某个类，于是contextClassLoader被请求来载入该类
2) contextClassLoader请求它的父ClassLoader来完成该载入请求
3) 如果父ClassLoader无法载入类，则contextClassLoader试图自己来载入
注意：WebApp?ClassLoader的工作原理和上述有少许不同：
它先试图自己载入类（在ContextBase?/WEB-INF/...中载入类），如果无法载入，再请求父ClassLoader完成
由此可得：
- 对于WEB APP线程，它的contextClassLoader是WebApp?ClassLoader
- 对于Tomcat Server线程，它的contextClassLoader是CatalinaClassLoader
3 - 部分原代码分析
3.1 - org/apache/catalina/startup/Bootstrap.java
Tomcat Server线程的起点
构造ClassLoader树，并设置Tomcat Server线程的contextClassLoader为catalinaloader
载入若干类，然后转入org.apache.catalina.startup.Catalina类中
---------------------------------------
package org.apache.catalina.startup;
// JDK类库
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
// apache自己的类库
import org.apache.catalina.loader.Extension;
import org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader;
/** *//**
* Boostrap loader for Catalina. This application constructs a class loader
* for use in loading the Catalina internal classes (by accumulating all of the
* JAR files found in the "server" directory under "catalina.home"), and
* starts the regular execution of the container. The purpose of this
* roundabout approach is to keep the Catalina internal classes (and any
* other classes they depend on, such as an XML parser) out of the system
* class path and therefore not visible to application level classes.
*
* @author Craig R. McClanahan
* @version $Revision: 1.36 $ $Date: 2002/04/01 19:51:31 $
*/
/** *//**
* 该类的main方法的主要任务： --------------------------
*
* 1，创建TOMCAT自己的类载入器(ClassLoader) +---------------------------+ | Bootstrap | | | | |
* System | | | | | Common | | / \ | | Catalina Shared |
* +---------------------------+ 其中： - Bootstrap -
* 载入JVM自带的类和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar - System - 载入$CLASSPATH/*.class -
* Common - 载入$CATALINA_HOME/common/，它们对TOMCAT和所有的WEB APP都可见 - Catalina -
* 载入$CATALINA_HOME/server/，它们仅对TOMCAT可见，对所有的WEB APP都不可见 - Shared -
* 载入$CATALINA_HOME/shared/，它们仅对所有WEB APP可见，对TOMCAT不可见（也不必见）
* 注意：当一个ClassLoader被请求载入一个类时，它首先请求其父ClassLoader完成载入，
* 仅当其父ClassLoader无法载入该类时，才试图自己载入该类 2，改变本身线程的默认ClassLoader（本线程就是Tomcat
* Server线程，类载入器是catalinaLoader）
* 3，让catalinaLoader载入一些类，类的位置在$CATALINA_HOME/server/lib/catalina.jar中
* 4，创建org.apache.catalina.startup.Catalina类的一个实例startupInstance，并为其调用方法：
* startupInstance.setParentClassLoader(sharedLoader);
* startupInstance.process(args);
*
*
* 有关ClassLoader的说明： -----------------------
*
* 每个被DEPLOY的WEB APP都会被创建一个ClassLoader，用来载入该WEB APP自己的类
* 这些类的位置是webappX/WEB-INF/classes/*.class和webappX/WEB-INF/lib/*.jar
*
* ClassLoader的工作流程是： 1) 收到一个载入类的的请求 2) 请求其父ClassLoader来完成该类的载入 3)
* 如果父ClassLoader无法载入，则自己试图完成该类的载入
*
* 特别注意WEB APP自己的ClassLoader的实现与众不同： 它先试图从WEB APP自己的目录里载入，如果失败则请求父ClassLoader的代理
* 这样可以让不同的WEB APP之间的类载入互不干扰
*
* WEB APP的ClassLoader的层次结构是： +----------------------------+ | Shared | | / \
* | | Webapp1 Webapp2 | +----------------------------+ 故对于一个WEB
* APP，其类载入的优先顺序如下： - /WEB-INF/classes/*.class 和 /WEB-INF/lib/*.jar - Bootstrap
* classes of JVM - System class loader classes - $CATALINA_HOME/common/ -
* $CATALINA_HOME/shared/
*
*
* 小结： ------
*
* 综上分析 - Tomcat Server线程使用的classLoader是Catalina - 每个WEB
* APP线程使用的classloader是Webapp?
*
*/
public final class Bootstrap {
/** *//**
* DEBUG级别
*/
private static int debug = 0;
/** *//**
* 脚本执行该程序时，提供以下的系统属性： java.endorsed.dirs="$JAVA_ENDORSED_DIRS" -classpath
* "$CLASSPATH" \ java.security.manager \
* java.security.policy=="$CATALINA_BASE"/conf/catalina.policy \
* catalina.base="$CATALINA_BASE" \ catalina.home="$CATALINA_HOME" \
* java.io.tmpdir="$CATALINA_TMPDIR" \
*
* @param args
* Command line arguments to be processed
*/
public static void main(String args[]) {
// 设置debug
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
if ("-debug".equals(args))
debug = 1;
}
// 设置好系统属性catalina.base，即保证其有值
if (System.getProperty("catalina.base") == null)
System.setProperty("catalina.base", getCatalinaHome());
// 创建三个ClassLoader
// 这三个对象是通过ClassLoaderFactory的静态方法创建的
// 其实际类型是StandardClassLoader，完成tomcat自定义的类载入
// 这些类对非tomcat及其上的webapp的其它java程序不可见，故用自己的Classloader载入
ClassLoader commonLoader = null;
ClassLoader catalinaLoader = null;
ClassLoader sharedLoader = null;
try {
File unpacked[] = new File[1];
File packed[] = new File[1];
File packed2[] = new File[2];
ClassLoaderFactory.setDebug(debug);
// $CATALINA_HOME/common/classes/*.class - 未压缩的类
// $CATALINA_HOME/common/endorsed/*.jar - 压缩的类（endorse：支持）
// $CATALINA_HOME/common/lib/*.jar - 压缩的类
// 这些类是被tomcat server以及所有的webapp所共享的类，由commonLoader负责载入
unpacked[0] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "classes");
packed2[0] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "endorsed");
packed2[1] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "lib");
commonLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed2, null);
// $CATALINA_HOME/server/classes/*.class
// $CATALINA_HOME/server/lib/*.jar
// 这些类是仅被tomcat server使用而对webapp不可见的类，由catalinaLoader负责载入
unpacked[0] = new File(getCatalinaHome(), "server" + File.separator
+ "classes");
packed[0] = new File(getCatalinaHome(), "server" + File.separator
+ "lib");
catalinaLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed, commonLoader);
// $CATALINA_BASE/shared/classes/*.class
// $CATALINA_BASE/shared/lib/*.jar
// 这些类是仅被tomcat的webapp使用的类，由sharedLoader负责载入
unpacked[0] = new File(getCatalinaBase(), "shared" + File.separator
+ "classes");
packed[0] = new File(getCatalinaBase(), "shared" + File.separator
+ "lib");
sharedLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed, commonLoader);
// 注意三个自己定置的ClassLoader的层次关系：
// systemClassLoader (root)
// +--- commonLoader
// +--- catalinaLoader
// +--- sharedLoader
} catch (Throwable t) {
log("Class loader creation threw exception", t);
System.exit(1);
}
// 为当前的线程更改其contextClassLoader
// 一般的线程默认的contextClassLoader是系统的ClassLoader（所有其它自定义ClassLoader的父亲）
// 当该线程需要载入类时，将使用自己的contextClassLoader来寻找并载入类
// 更改contextClassLoader可以更改该线程的寻找和载入类的行为，但不影响到其它线程
// 注意！Tomcat Server线程使用的是catalinaLoader
Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
// Load our startup class and call its process() method
try {
// 预载入catalinalLoader的一些类
SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
// 获得tomcat的启动类：org.apache.catalina.startup.Catalina，并创建该类的一个实例
if (debug >= 1)
log("Loading startup class");
Class startupClass = catalinaLoader
.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.newInstance();
// 设置startupInstance的父ClassLoader，相当于执行：
// Catalina startupInstance = new Catailina();
// startupInstance.setParentClassLoader(sharedLoader);
// 详情参考类org.apache.catalina.startup.Catalina
if (debug >= 1)
log("Setting startup class properties");
String methodName = "setParentClassLoader";
Class paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
Method method = startupInstance.getClass().getMethod(methodName,
paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
// 使用main方法获得的参数args来执行process方法，相当于：
// startupInsta
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