13.tomcat加载器

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　　库（repository）和源（resources）。库表示加载器查找的地方，源表示加载器中的DirContext对象，它的文档基（document base）指向了上下文的文档基。
　　一个servlet容器需要一个定制的容器，而不是简单的使用系统的加载器
如果使用系统的加载器来加载servlet和其他需要的类，这样servlet就可以进入Java虚拟机CLASSPATH环境下面的任何类和类库，这会带来安全隐患
在Catalina中，加载器使用org.apache.catalina.Loader接口表示
Tomcat需要一个自己的加载器的另一个原因是它需要支持在WEB-INF/classes或者是WEB-INF/lib目录被改变的时候会重新加载
要支持类的自动加载功能，一个加载器类必须实现org.apache.catalina.loader.Reloader接口
　　Java的类加载机制
在每次创建一个Java类的实例时候，必须先将该类加载到内存中
Java虚拟机（JVM）使用类加载器来加载类。Java加载器在Java核心类库和CLASSPATH环境下面的所有类中查找类。
如果需要的类找不到，会抛出java.lang.ClassNotFoundException异常。
JVM使用了三种类加载器：bootstrap类加载器、extension类加载器和systen类加载器。
这三个加载器是父子关系，其中bootstrap类加载器在顶端，而system加载器在结构的最底层。
　　其中bootstrap类加载器用于引导JVM，一旦调用java.exe程序，bootstrap类加载器就开始工作。因此，它必须使用本地代码实现，然后加载JVM需要的类到函数中。
另外，它还负责加载所有的Java核心类，例如java.lang和java.io包。另外bootstrap类加载器还会查找核心类库如rt.jar、i18n.jar等，这些类库根据JVM和操作系统来查找。
　　extension类加载器负责加载标准扩展目录下面的类。这样就可以使得编写程序变得简单，只需把JAR文件拷贝到扩展目录下面即可，类加载器会自动的在下面查找。
不同的供应商提供的扩展类库是不同的，Sun公司的JVM的标准扩展目录是/jdk/jre/lib/ext。
　　system加载器是默认的加载器，它在环境变量CLASSPATH目录下面查找相应的类。
　　JVM使用哪个类加载器？答案在于委派模型(delegation model)，这是出于安全原因
每次一类需要加载，system类加载器首先调用。但是，它不会马上加载类。相反，它委派该任务给它的父类-extension类加载器。extension类加载器也把任务委派给它的父类bootstrap类加载器
因此，bootstrap类加载器总是首先加载类。如果bootstrap类加载器不能找到所需要的类的extension类加载器会尝试加载类。
如果扩展类加载器也失败，system类加载器将执行任务。如果系统类加载器找不到类，一个java.lang.ClassNotFoundException异常。
为什么需要这样的往返模式？
委派模型对于安全性是非常重要的。如你所知，可以使用安全管理器来限制访问某个目录。
现在，恶意的意图有人能写出一类叫做java.lang.Object，可用于访问任何在硬盘上的目录。
因为JVM的信任java.lang.Object类，它不会关注这方面的活动。因此，如果自定义java.lang.Object被允许加载的安全管理器将很容易瘫痪。
　　工作原理。
　　当自定义java.lang.Object类在程序中被调用的时候，system类加载器将该请求委派给extension类加载器，然后委派给bootstrap类加载器。
这样bootstrap类加载器先搜索的核心库，找到标准java.lang.Object并实例化它。
这样，自定义java.lang.Object类永远不会被加载
　　
java.lang.ClassLoader抽象类来扩展自己的类加载器。
　　
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　　Tomcat的需求自定义自己的类加载器原因包括以下内容
· 要制定类加载器的某些特定规则
 · 缓存以前加载的类
· 事先加载类以预备使用
　　Loader接口
一个Tomcat类加载器表示一个Web应用程序加载器，而不是一个类加载器。
一个加载器必须实现org.apache.catalina.Loader接口。
加载器的实现使用定制的类加载器org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader。
可以使用Loader接口的getClassLoader方法获取一个网络加载器ClassLoader。
　　Loader接口的addReposity方法用于添加一个库，findRepositories方法用于返回一个所有库的队列。
一个Tomcat的加载器通常跟一个上下文相关联，Loader接口的和getContainer及setContainer方法是建立此关联。
一个加载器还可以支持重新加载，如果在上下文中的一个或多个类已被修改。这样，一个servlet程序员可以重新编译servlet或辅助类，新类将被重新加载而不需要不重新启动Tomcat加载。
为了达到重新加载的目的，Loader接口有修改方法。在加载器的实现中，如果在其库中一个或多个类别已被修改，modeify方法必须返回true，因此需要重新加载。
setReloadable和getReloadable，用于确定加载器中是否可以使用重加载。
默认情况下，在标准的上下文实现中（org.apache.catalina.core.StandardContext类）重载机制并未启用。
因此，要使得上下文启动重载机制，需要在server.xml文件添加一些元素如下： <Context path="/myApp" docBase="myApp" debug="0" reloadable="true"/>
另外，一个加载器的实现可以确定是否委派给父加载器类。为了实现这一点，Loader接口提供了getDelegate和setDelegate方法。

public interface Loader {
public ClassLoader getClassLoader();
public Container getContainer();
public void setContainer(Container container);
public DefaultContext getDefaultContext();
public void setDefaultContext(DefaultContext defaultContext);
public boolean getDelegate(); public void setDelegate(boolean delegate);
public String getInfo(); public boolean getReloadable();
public void setReloadable(boolean reloadable);
public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListenerlistener);
public void addRepository(String repository);
public String[] findRepositories();
public boolean modified();
public void removePropertyChangeListener(PropertyChangeListenerlistener);
}
　　
Catalina提供了org.apache.catalina.loader.WebappLoader作为Load接口的实现。
WebappLoader对象包含一个org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader类的实例，该类扩展了Java.netURLClassLoader类。
Loader接口和它的实现类的结构图
　　

 
Reloader接口
要支持自动重新加载，一个加载器的实现必须实现org.apache.catalina.loader.Reloader接口

public interface Reloader {
public void addRepository(String repository);
public String[] findRepositories ();
public boolean modified();
}

　　Reloader接口里最重要的方法是modified方法，如果在web应用程序中的servlet任何支持类被修改的时候该方法返回true。
addRepository方法用于添加一个库而findRepositories方法用于返回实现了Reloader接口的加载器的所有的库。
　　
WebappLoader类
org.apache.catalina.loader.WebappLoader类是Loader接口的实现，它表示一个web应用程序的加载器，负责给web应用程序加载类。
WebappLoader创建一个org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader类的实例作为它的类加载器。
像其他的Catalina组件一样，WebappLoader实现了org.apache.catalina.Lifecycle接口，可有由关联容器启动和停止。
WebappLoader类还实现了java.lang.Runnable接口，所以可以通过一个线程来重复的调用modified方法，如果modified方法返回true，WebappLoader实例同志它的关联容器。
　　WebappLoader类的start方法被调用的时候，将会完成下面几项重要任务：
创建一个类加载器
设置库
设置类路径
设置访问权限
开启一个新线程用来进行自动重载
　　
创建类加载器
WebappLoader使用一个内部类加载器来加载类。可以回头看Loader接口，该接口提供了getClassLoader方法但是并没有setClassLoader方法。
因此，不能通过传递一个WebappLoader来初始化它

private WebappClassLoader createClassLoader() throws Exception {
Class clazz = Class.forName(loaderClass);
WebappClassLoader classLoader = null;
if (parentClassLoader == null) {
classLoader = (WebappClassLoader) clazz.newInstance();
}else {
Class[] argTypes = { ClassLoader.class };
Object[] args = { parentClassLoader };
Constructor constr = clazz.getConstructor(argTypes);
classLoader = (WebappClassLoader) constr.newInstance(args);
}
return classLoader;
}
　　设置库
WebappLoader的start方法会调用setRepositories方法来给类加载器添加一个库。
WEB-INF/classes目录传递给加载器addRepository方法，而WEB-INF/lib传递给加载器的setJarPath方法。
这样，类加载器能能从WEB-INF/classes 目录下面和WEB-INF/lib目录下面部署的类库里加载类。
设置类路径
该任务由start方法调用setClassPath方法完成，setClassPath方法会给servlet上下文分配一个String类型属性保存Jasper JSP编译的类路径，
设置访问权限
如果Tomcat使用了安全管理器，setPermissions给类加载器给必要的目录添加访问权限，例如WEB-INF/classes和WEB-INF/lib。如果不使用管理器，该方法马上返回
开启自动重载线程
WebappLoader支持自动重载，如果WEB-INF/classes或者WEB-INF/lib目录被重新编译过，在不重启Tomcat的情况下必须自动重新载入这些类。
为了实现这个目的，WebappLoader有一个单独的线程每个x秒会检查源的时间戳。
x的值由checkInterval变量定义，它的默认值是15，也就是每隔15秒会进行一次检查是否需要自动重载。
该类还提供了两个方法getCheckInterval和setCheckInterval方法来访问或者设置checkInterval的值。
　　WebappClassLoader类
WebappClassLoader表示在一个web应用程序中使用的加载器。WebappClassLoader类继承了java.net.URLClassLoader类
缓存
缓存由WebappClassLoader类实例自己管理。另外，java.lang.ClassLoader维护了一个Vector，可以避免前面加载过的类被当做垃圾回收掉。
每一个可以被加载的类(放在 WEB-INF/classes目录下的类文件或者 JAR 文件)都被当做一个源。
一个源被org.apache.catalina.loader.ResourceEntry类表示。一个ResourceEntry实例保存一个byte类型的数组表示该类、最后修改的数据或者副本等等。

public class ResourceEntry {
public long lastModifled = -1;
public byte[] binaryContent = null;
public Class loadedClass = null;
public URL source = null;
public URL CodeBase = null;
public Manifest manifest = null;
public Certificate[] certificates = null;
}
　　所有缓存的源被存放在一个叫做resourceEntries的HashMap中，键值为源名，所有找不到的源都被放在一个名为notFoundResources的HashMap中。
　　加载类
当加载一个类的时候，WebappClassLoader类遵循以下规则：
· 所有加载过的类都要进行缓存，所以首先需要检查本地缓存。
· 如果无法再本地缓存找到类，使用java.langClassLoader类的findLoaderClass方法在缓存查找类、
· 如果在两个缓存中都无法找到该类，使用系统的类加载器避免从J2EE类中覆盖来的web应用程序。
· 如果使用了安全管理器，检查该类是否允许加载，如果该类不允许加载，则抛出ClassNotFoundException异常。
· 如果要加载的类使用了委派标志或者该类属于trigger包中，使用父加载器来加载类，如果父加载器为null，使用系统加载器加载。
· 从当前的源中加载类
· 如果在当前的源中找不到该类并且没有使用委派标志，使用父类加载器。如果父类加载器为null，使用系统加载器
· 如果该类仍然找不到，抛出ClassNotFoundException异常
　　例子

public static void main(String[] args) {

System.setProperty("catalina.base", System.getProperty("user.dir"));
Connector connector = new HttpConnector();
Wrapper wrapper1 = new SimpleWrapper();
wrapper1.setName("test1");
wrapper1.setServletClass("test1Servlet");
Wrapper wrapper2 = new SimpleWrapper();
wrapper2.setName("test2");
wrapper2.setServletClass("test2Servlet");
Context context = new StandardContext();
context.setPath("/myapp");
context.setDocBase("myapp");
context.addChild(wrapper1);
context.addChild(wrapper2);
context.addServletMapping("/test1", "test1");
context.addServletMapping("/test2", "test2");
LifecycleListener listener = new SimpleContextConfig();
((Lifecycle)context).addLifecycleListener(listener);
Loader loader = new WebappLoader();
context.setLoader(loader);
connector.setContainer(context);
try{
connector.initialize();
((Lifecycle)connector).start();
((Lifecycle)context).start();
WebappClassLoader classLoader= (WebappClassLoader)loader.getClassLoader();
String[] repositories = classLoader.findRepositories();
for(int i=0;i<repositories.length;i++){
System.out.println("--------------------");
}
System.in.read();
((Lifecycle)context).stop();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}


public class SimpleContextConfig implements LifecycleListener {
public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {
if(Lifecycle.START_EVENT.equals(event.getType())){
System.out.println("---------------------");
}
}
}


public class SimplePipeline implements Pipeline, Lifecycle {
protected Valve basic = null;
protected Container container = null;
protected Valve[] valves = new Valve[0];
public void addValve(Valve valve) {
Valve results[] = new Valve[valves.length + 1];
System.arraycopy(valves, 0, results, 0, valves.length);
results[valves.length] = valve;
valves = results;
}
protected class StandardPipelineValveContext implements ValveContext {
protected int stage = 0;
public String getInfo() {
return null;
}
public void invokeNext(Request request, Response response)
throws IOException, ServletException {
int subscript = stage;
stage = stage + 1;
// Invoke the requested Valve for the current request thread
if (subscript < valves.length) {
valves[subscript].invoke(request, response, this);
}
else if ((subscript == valves.length) && (basic != null)) {
basic.invoke(request, response, this);
}
else {
throw new ServletException("No valve");
}
}
} // end of inner class

public Valve getBasic() {
return null;
}
public Valve getFirst() {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
public Valve[] getValves() {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
public void removeValve(Valve arg0) {
// TODO Auto-generated method stub
}
public void setBasic(Valve arg0) {
// TODO Auto-generated method stub
}
public void addLifecycleListener(LifecycleListener arg0) {
// TODO Auto-generated method stub
}
public LifecycleListener[] findLifecycleListeners() {
// TODO Auto-generated method stub
return null;
}
public void removeLifecycleListener(LifecycleListener arg0) {
// TODO Auto-generated method stub
}
public void start() throws LifecycleException {
// TODO Auto-generated method stub
}
public void stop() throws LifecycleException {
// TODO Auto-generated method stub
}
}

public class SimpleWrapper implements Wrapper, Pipeline, Lifecycle {
private Servlet instance = null;
private String servletClass;
private Loader loader;
private String name;
protected LifecycleSupport lifecycle = new LifecycleSupport(this);
private SimplePipeline pipeline = new SimplePipeline();
protected Container parent = null;
protected boolean started = false;
public SimpleWrapper(){}


}