Tomcat类加载架构

Java基础

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2019-5-9

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前言

  主流的Java Web服务器(Tomcat、Jetty、WebLogic、WebSphere等)都有多个自定义的类加载器以及具备的类加载优势,本篇博文主要是通过以Tomcat为例简单认识Java Web服务器具有的特点、以及自定义类加载器是如何实现的。此外,本篇博文主要是根据Tomcat 5.x类加载架构编写的。

  主要参考资料《深入理解Java虚拟机》

1、Web服务器需要解决的问题

  一个功能健全的Web服务器,都需要解决如下几个问题:

  (1)同一个服务器上的两个Web程序所使用的Java类库实现相互独立隔离:不能一个类库在同一个服务器上只有一份却被多个程序使用。

  (2)同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库可以被共享:如果不能共享的话,虚拟机内部的Method Area 可能会出现过度膨胀现象。

  (3)服务器的类库要与Web应用程序的类库相互隔离,互不影响(即服务器不收Web程序的影响):很多服务器可能是用Java来实现,自然就得使用一些只属于自己的类库。

  (4)支持JSP的热替换(HotSwap):大部分主流服务器(WebLogic除外)修改JSP文件都不需要重启服务器。

  试想一下,如果上述的4点中任何一点不能满足,特别是(1)-(3)点,那么整个Java Web服务器都是“混乱”的,或者说是不健全的。

2、Tomcat类库存放目录

  既然要满足以上四点基本要求,那么当部署一个Web应用时,一个Classpath路径目录是无法满足需求的,通常会提供多个Classpath(一般以classes/lib命名)路径目录,而目录中都会有一个相应的自定义类加载器去加载里面的Java类。在Tomcat中就有三组目录,分别是:/common/*、/server/*、/shared/*;

  但值得强调的是在Tomcat 6.x之后这三组目录就不存在了,只有一个总的/lib目录,其他都需要进入配置文件需要时单独配置。所以这里介绍的目录未必能在tomcat安装目录下找到,不过其用意都是一样的;

  (1)/common/*:实际创建的时候为/common/lib/目录,可以被Tomcat与所有的Web应用共享的类库都在里面;

    但是在Tomcat 6之后/common/lib/目录被废弃,现在默认的是在/lib/下,实际上是将/common、/server、/shared三个目录默认合并到一个/lib目录下。如果不满足具体的业务需求的话,可以在conf/catalina.properties中设置server.loader与shared.loader。打开conf/catalina.properties可以看到:无论是${catalina.base},还是”${catalina.home},都会去找/lib/目录,指定加载的加载器。

    

    CATALINA_BASE:是实例配置位置,也就是一个tomcat可以配置多个实例,实例里面有自己的配置;

    CATALINA_HOME:是tomcat安装位置;

    common.loader、server.loader、shared.loade:表示tomcat指定自定义的三个加载器。

       

          

    

  (2)/server/*:实际创建的时候为/server/lib目录,只能被Tomcat使用的类库。

  (3)/shared/*:实际创建的时候为/shared/lib目录,可以被所有的Web应用程序共享使用,但是对Tomcat是不可见的。

  (4)/webapps(wtswebapps)/project/WEB-INF/*:实际为/WebApp/project/WEB-INF/lib,是Project独享有的类库。

3、Tomcat自定义加载器

  Tomcat自定义的类加载器主要有:ComnonClassLoader、CatalinaClassLoader、SharedClassLoader和WebAppClassLoader四个类加载器。

  (1)ComnonClassLoader:加载/common/*目录下的类,但是上述可知现在的指定加载都会在Catalina.properties中配置。

  (2)CatalinaClassLoader:加载/server/*目录下的类,同理现在在Catalina.properties中指定配置。

  (3)SharedClassLoader:加载/shared/*目录下的类,同理现在在Catalina.properties中指定配置。

  (4)WebAppClassLoader:加载/webapps(wtswebapps)/project/WEB-INF/*目录下项目lib中的类。

   结合之前三个类加载器(BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader、ApplicationLoader)与Tomcat自定义的四个加载器组合成的委派关系(Tomcat服务器的类加载机构)如下所示:

               

              (注:其中JasperLoader为Jsp类加载器,JSP文件编译后为Class文件,需要加载)

  通过此关系图我们可以得到如下两点:

  (1)CatalinaClassLoader与SharedClassLoader是相互隔离独立的;

  (2)WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载类,同理WebAppClassLoader可以代替JspClassLoader加载类,CommonClassLoader加载的类可以被CatalinaClassLoader与SharedClassLoader使用。

  同时需要注意还有以下两点:

  • JspClassLoader只能加载这个JSP文件所编译出Class文件,JSP文件被修改时,会替换当前JspClassLoader实例,之后会重新建立一个新的JspClassLoader实例,这也就是HotSwap的内部实现;
  • 不同的WebAppClassLoader是相互隔离的
  • 对于Tomcat 6.x版本,只有在conf/catalina.properties中配置了shared.loader与server.loader才能使用SharedClassLoader与CatalinaClassLoader实例,不然会默认使用ComnonClassLoader的实例来代替;

  • 如果默认设置不能满足需要,则可以通过修指定配置文件中的shared.loader与server.loader,之后重新启动Tomcat 5.x加载器架构。

  

 

 

 

作者:JJian