Tomcat 源代码分析之ClassLoader

升木

Tomcat 源代码分析之ClassLoader


此系列文章皆为Tomcat
7.0代码代码分析。
 

1.ClassLoader基础知识

1.1.Parent-Child委托模型
　　我们知道Java系统中，类加载器的默认加载方式是采用Parent-Child委托方式加载类的，即就是说，先尝试使用父类加载器加载类，如果没有找到，才自己加载该类，可以看到，这是一个递归的加载过程，核心代码大致如下：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
……
try {
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
…
c = findClass(name);
……
}
}
……
return c;
}
}


 很多ClassLoader的继承类都默认了这种加载方式，其中用途比较广泛的有URLClassLoader。

1.2.类加载器运行时模型：
　　当一个JVM启动时，至少有三个ClassLoader会被启动：
　　1.Bootstrap 类加载器
　　加载Java核心包，它们被置放在(<JAVA_HOME>/lib目录下，这部分是JVM的一部分，往往使用native code完成
　　2.Extensions类加载器
　　加载Java扩展包，即位于<JAVA_HOME>/lib/ext下的包，这里要注意的是，有些JVM的这个加载器和Bootstrap类加载器是同一个加载器，而Sun是把二者分开的，其实现类为sun.misc.Launcher$ExtClassLoader。
　　3.System类加载器
　　这个类加载器加载CLASSPATH下的类，Sun的 默认实现是sun.misc.Launcher$ExtClassLoader。
　　这三者之间的父子关系是：Bootstrap类加载器是Extensions类加载器的父类加载器，而Extensions类加载器是System类加载器的父类加载器。

2.Tomcat Classloader模型
　　Tomcat 7.0的ClassLoader加载层次模型如下图所示：

　　这个模型和之前Tomcat 5.5之前有些不同，因为之前的除过Common类加载器之外，还有Catalina类加载器和Shared类加载器，这个只能导致更多的配置和概念，已经不再使用了，虽然还可以进行配置。

1.Common类加载器：加载$CATALINA_HOME/lib和$CATALINA_BASE/lib下的class文件和jar包以及旗下的资源文件，这些文件将会被所有Web应用共有，也会被Tomcat运行时用到。其配置在catalina.properties下，如果没有配置，则默认使用System类加载器，配置示例：

common.loader=${catalina.home}/lib,${catalina.home}/lib/*.jar

2.App类加载器：Web 应用的类加载器，Web应用下的资源文件，class文件盒jar包，按照Java Web规范的标准，它们位于Web应用的/WEB-INF/classes和/WEB-INF/lib文件夹下。



3.类加载器的实现
　　Tomcat类加载器其实有三个类实现：StandardClassLoader，WebappClassLoader和JasperLoader，这三个类加载器都是URLClassLoader的子类。不同的是，StandardClassLoader并没有客户化URLClassLoader方法，即，它也是采用委托的方式加载类的。而其他都覆写了loadClass()方法。
　　1.StandardClassLoader类加载器会创建Common类加载器的实例。
　　2.WebappClassLoader为每个应用创建类加载器实例，对于加载Web应用的类时，我们并非推荐使用父子委托模型，但是必须保证以java.*和javax.*开头的包必须由System类加载器加载，即最终由Bootstrap加载器加载。
　　核心代码如下：
　　


public Class loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
……
// (0) Check our previously loaded local class cache
clazz = findLoadedClass0(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Returning class from cache");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
// (0.1) Check our previously loaded class cache
clazz = findLoadedClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Returning class from cache");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
// (0.2) Try loading the class with the system class loader, to prevent
//       the webapp from overriding J2SE classes
//保证以java.*和javax.*开头的包必须由System类加载器加载
try {
clazz = system.loadClass(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
……
boolean delegateLoad = delegate || filter(name);
// (1) Delegate to our parent if requested
//Mbeans加载时，是否采用delegate方式
if (delegateLoad) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Delegating to parent classloader1 " + parent);
ClassLoader loader = parent;
if (loader == null)
loader = system;
try {
clazz = loader.loadClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Loading class from parent");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
;
}
}
// (2) Search local repositories
//先本地加载，不委托父加载器加载
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Searching local repositories");
try {
clazz = findClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Loading class from local repository");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
;
}
// 最后使用父加载器加载
if (!delegateLoad) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Delegating to parent classloader at end: " + parent);
ClassLoader loader = parent;
if (loader == null)
loader = system;
try {
clazz = loader.loadClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("  Loading class from parent");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return (clazz);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
;
}
}
throw new ClassNotFoundException(name);
}
　　

　　可以看到，并非简单的父子委托方式加载类
　　3.JasperLoader是为了加载jsp编译成的servlet而创建的类加载器，它覆写了loadClass()方法，除过加载org.apache.jsp.*的文件外，其他的均使用父加载器加载。
　　核心代码如下：
　　


public Class loadClass(final String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
Class clazz = null;               
// (0) Check our previously loaded class cache
clazz = findLoadedClass(name);     
if (clazz != null) {               
if (resolve)                  
resolveClass(clazz);      
return (clazz);        
}                          
// (.5) Permission to access this class when using a SecurityManager
……
if( !name.startsWith(Constants.JSP_PACKAGE_NAME) ) {
// Class is not in org.apache.jsp, therefore, have our
// parent load it
clazz = parent.loadClass(name);            
if( resolve )
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
//所有的以org.apache.jsp.*开头的文件都由该类加载器加载。
return findClass(name);
}
 　　今天就讲到这里了。