类加载详解

最新推荐文章于 2022-07-03 16:06:35 发布

原创最新推荐文章于 2022-07-03 16:06:35 发布 · 277 阅读

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一 JAVA_HOME、path、classPath的区别

CLASSPATH是Java中最重要的概念之一，但通常都被忽视了。不清楚classpath就不会知道java如何定位你的类文件。

1、JAVA_HOME指的是你JDK安装的位置，一般默认安装在C盘，如

C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_91

2、path

PATH=%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;%PATH%;

设置path的作用是让操作系统可以找到JDK命令（指定了JDK命令搜索路径）；path环境变量原来Windows里面就有，只需修改一下，使他指向JDK的bin目录，这样在控制台下面编译、执行程序时就可以直接使用java、javac命令了；
将程序路径包含在PATH当中后，在命令行窗口就可以直接键入它的名字了，而不再需要键入它的全路径，如果我们用到的javac和java两个命令。

3、classPath

CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar

告诉类装载器到哪里去寻找第三方提供的类和用户定义的类。JVM和其他JDK工具通过依次搜索平台库，扩展库,和类路径来查找类。最通俗可以这样理解：path是操作系统用，classpath是java编译器用。
一看就是指向jar包路径。需要注意的是前面的.;,.代表当前目录。
classpath它是javac编译器的一个环境变量。它的作用与import、package关键字有关。当你写下improt java.util.*时，编译器面对import关键字时，就知道你要引入java.util这个package中的类---就是类的路径所在，你要的类到哪里找。

4、环境变量的设置与查看

echo %JAVA_HOME%

echo %PATH%

echo %CLASSPATH%

5、参考文献：

（1）百度知道关于java_home，classpath，path和javac的问题 https://zhidao.baidu.com/question/497329193350662564.html

（2）csdn 一看你就懂，超详细java中的ClassLoader详解 https://blog.youkuaiyun.com/briblue/article/details/54973413

（3）博客园 path、classpath理解 https://www.cnblogs.com/huahua035/p/6598863.html

（4）技术之家你理解java中classpath到底是什么，怎么理解 http://www.jszja.com/contents/14/705.html

（5）csdn 关于JAVA项目中CLASSPATH路径详解 https://blog.youkuaiyun.com/qq_16605855/article/details/72909785

（6）csdn Java入门实例classpath及package详解 https://blog.youkuaiyun.com/martin_liang/article/details/7626571

（7）csdn Java中的classpath https://blog.youkuaiyun.com/weixin_34138377/article/details/89995627

（8）博客园范仁义 Java中classpath配置 https://www.cnblogs.com/Renyi-Fan/p/6876446.html

二 JVM类加载机制

注意点：用eclipse的打包工具将ClassLoaderTest输出成jre/lib/ext目录下的lqqheima.jar包，再在eclipse中运行这个类，运行结果显示为ExtClassLoader。此时的环境状态时classpath目录有ClassLoaderTest.class，ext/lqqheima.jar包中也有ClassLoaderTest.class，这个时候我们就需要了解类加载的具体过程和原理了。以上情况验证的结果是打印出显示加载ClassLoaderTest.class的加载器是ExtClassLoader，而不再是之前的AppClassLoader加载器了。

JVM中包括集中类加载器：

　　1 BootStrapClassLoader 引导类加载器。其实类加载器也是类，也需要加载，这些BootStrapClassLoader以外的类加载器，就是由BootStrapClassLoader加类。

　　2 ExtClassLoader 扩展类加载器

　　3 AppClassLoader 应用类加载器

　　4 CustomClassLoader 用户自定义类加载器

　　他们的区别上面也都有说明。需要注意的是，不同的类加载器加载的类是不同的，因此如果用户加载器1加载的某个类，其他用户并不能够使用。

当JVM运行过程中，用户需要加载某些类时，会按照下面的步骤（父类委托机制）：

　　1 用户自己的类加载器，把加载请求传给父加载器，父加载器再传给其父加载器，一直到加载器树的顶层。

　　2 最顶层的类加载器首先针对其特定的位置加载，如果加载不到就转交给子类。

　　3 如果一直到底层的类加载都没有加载到，那么就会抛出异常ClassNotFoundException。

因此，按照这个过程可以想到，如果同样在CLASSPATH指定的目录中和自己工作目录中存放相同的class，会优先加载CLASSPATH目录中的文件。

三 Tomcat 如何实现自己独特的类加载机制？

所以，Tomcat 是怎么实现的呢？牛逼的Tomcat团队已经设计好了。我们看看他们的设计图：

我们看到，前面3个类加载（Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader）和默认的一致。不一样的是，Tomcat自己定义多个类加载器，它们分别是：CommonClassLoader、CatalinaClassLoader、SharedClassLoader、WebApp ClassLoader、JasperLoader。其中：

CommonClassLoader加载：%TOMCAT_HOME%/common/*中的Java类库；Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问；
CatalinaClassLoader加载：%TOMCAT_HOME%/server/*中的Java类库；Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见；
SharedClassLoader加载：%TOMCAT_HOME%/shared/*中的Java类库；各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见；
WebApp ClassLoaderl加载：%TOMCAT_HOME%/WebApp/AppName/WEB-INF/*中的Java类库；各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见；

其中WebApp类加载器和Jsp类加载器通常会存在多个实例，每一个Web应用程序对应一个WebApp类加载器，每一个JSP文件对应一个Jsp类加载器。

从图中的委派关系中可以看出：

CommonClassLoader能加载的类都可以被Catalina ClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用；
而CatalinaClassLoader和Shared ClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离；
WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离；
而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能；

注意：在tomcat 6之后，common、server、shared，这3个目录已经合并到根目录（TOMCAT_HOME）下的lib目录下

通俗易懂理解JAVA虚拟机（一）——类加载详解_第8张图片

好了，至此，我们已经知道了tomcat为什么要这么设计，以及是如何设计的，

问题1：那么，tomcat 违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？答案是：违背了。我们前面说过：双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器之外，其余的类加载器都应当由自己的父类加载器加载。很显然，tomcat 不是这样实现，tomcat 为了实现隔离性，没有遵守这个约定，每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件，不会传递给父类加载器。双亲委派机制如下图所示：

通俗易懂理解JAVA虚拟机（一）——类加载详解_第7张图片

问题2：我们扩展出一个问题：如果tomcat 的 Common ClassLoader 想加载 WebApp ClassLoader 中的类，该怎么办？看了前面的关于破坏双亲委派模型的内容，我们心里有数了，我们可以使用线程上下文类加载器实现，使用线程上下文加载器，可以让父类加载器请求子类加载器去完成类加载的动作。牛逼吧。

四参考文献

1、博客园图解Tomcat类加载机制(阿里面试题) https://www.cnblogs.com/aspirant/p/8991830.html

2、博客园【JVM】浅谈双亲委派和破坏双亲委派 https://www.cnblogs.com/joemsu/p/9310226.html

3、通俗易懂理解JAVA虚拟机（一）——类加载详解 https://www.it610.com/article/1288470555321769984.htm

4、博客园 JAVA基础加强（张孝祥）_类加载器、分析代理类的作用与原理及AOP概念、分析JVM动态生成的类、实现类似Spring的可配置的AOP框架 https://www.cnblogs.com/heartstage/p/3390447.html

csdn Java类加载器深入讲解--张孝祥老师 https://blog.youkuaiyun.com/lushuner/article/details/41014191

csdn 黑马程序员_张孝祥_Java基础加强_类加载器 https://blog.youkuaiyun.com/longlangss/article/details/9930135

5、csdn 类加载器 https://blog.youkuaiyun.com/liuqingqian001/article/details/6178884?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromMachineLearnPai2%7Edefault-2.control&dist_request_id=&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromMachineLearnPai2%7Edefault-2.control

五类加载器应用案例1：Tomcat类加载器调用顺序研究

网上很多资料（包括官方文档）都说有common、system这些类加载器。但是我调试源码的时候并没有看到这些类加载器。 tomcat version:8.5.42。

本文研究两个问题：

1、JAVA_HOME/lib/ext和/WebApp/WEB-INF/lib中有相同全限定类名时，加载谁的类。答：前者

2、加载类的过程中classloader的大致调用过程。WebappClassLoaderBase(tomcat的)->ExtClassLoader->BootStrapClassLoader
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参考文献：csdn Tomcat类加载器调用顺序研究 https://blog.youkuaiyun.com/m1f2c3/article/details/112424408

六类加载器应用案例2：Tomcat的类加载顺序的实现

其实之所以为写这篇文章的原因，主要是前段时间，因为使用第三方的一些库，需要将这些库放到JDK的ext目录，由Java的ExtClassLoader进行加载，第三方库也是用了日志框架，而且使用的是slf4j,所以要使用这个第三方库，必须将slf4j-api.jar这个slf4j的接口包放到ext目录下。将这个日志放到slf4j-api.jar放到ext目录下，接着应用层的日志打印不出来，应用层的日志包也是使用slf4j,应用是在Tomcat中跑的。
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参考文献：csdn Tomcat的类加载顺序的实现 https://blog.youkuaiyun.com/strive_or_die/article/details/100850378