第三章 Tomcat源码分析—类加载与类加载器笔记

一、Tomcat的挑战

Tomcat上可以部署多个项目：

Tomcat的一般部署，可以通过多种方式启动一个Tomcat部署多个项目，那么Tomcat在设计时会遇到什么挑战呢？

1）Tomcat运行时需要加载哪些类。

2）Tomcat中的多个项目可能存在相同的类。

3）Tomcat中类加载的挑战。

源码分析彻底弄懂Tomcat的类加载

1、类加载与类加载器

1.1、类加载

类加载：主要是将.class文件中的二进制字节读入到JVM中。

我们可以看到因为这个定义，所以并没有规定一定是要磁盘加载文件，可以通过网络，内存什么的加载，只要是二进制流字节数据，JVM就认。

类加载过程：

1）通过类的全限定名获取该类的二进制字节流；

2）将字节流所代表的静态结构转化为方法区的运行时数据结构。

3）在内存中生成一个该类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

1.2、类加载器

定义：JVM设计者把“类加载”这个动作放到java虚拟机外部去实现，以便让应用程序决定如何获取所需要的类，实现这个动作的代码模块称为“类加载器”。

类与类加载器

对于任何一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类来确定其在JVM中的唯一性，也就是说，两个类来源于同一个Class文件，并且被同一个类加载器加载，这两个类才相等。

注意：这里所谓的“相等”，一般使用instanceof关键字做判断。

2、类加载器与双亲委派模型

2.1、类加载器

启动类加载器：该加载器使用C++语言实现，属于虚拟机自身的一部分。

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：负责加载JAVA_HOME\lib目录中并且能被虚拟机识别的类库加载到JVM内存中，如果名称不符合的类库即使在lib目录中也不会被加载，该类加载器无法被java程序直接引用。

拓展类加载器与应用程序类加载器：另一部分就是所有其它的类加载器，这些类加载器是由Java语言实现，独立于JVM外部，并且全部继承抽象类java.lang.ClassLoader。

扩展类加载器(Extension ClassLoader)：该加载器主要负责加载JAVA_HOME\lib\ext目录中的类库，开发者可以使用扩展加载器。

应用程序类加载器(Application ClassLoader)：该列加载器也称为系统加载器，它负责加载用户类路径(Classpath)上所指定的类库，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

2.2、双亲委派模型

定义：双亲委派模型的工作过程为：如果一个类加载器收到了类请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父加载器去完成，每一层都是如此，因此所有类加载的请求都会传到启动类加载器，只有当父加载器无法完成该请求时，子加载器才去自己加载。

实现方式：该模型要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器，子类加载器不是以继承的关系来实现，而是通过组合关系来复用父加载器的代码。

意义：双亲委派模型的好处就是java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系。例如：Object无论哪个类加载器去加载该类，最终都是由启动类加载器进行加载的，因此Object类在程序的各种类加载环境中都是一个类。如果不用该模型，那么java.lang.Object类存放在classpath中，那么系统中就会出现多个Object类，程序变得很混乱。

双亲委派模型：

从虚拟机的角度来说，有两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），该加载器使用C++语言实现，属于虚拟机自身的一部分。另一部分就是所有其它的类加载器，这些类加载器是由Java语言实现，独立于JVM外部，并且全部继承抽象类java.lang.ClassLoader.

从java开发人员的角度看，大部分java程序会用到以下三种系统提供的类加载器：

1）启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)：负责加载JAVA_HOME\lib目录中并且能被虚拟机识别的类库加载到JVM内存中，如果名称不符合的类库即使在lib目录中也不会被加载。该类加载器无法被java程序直接引用。

2）扩展类加载器(Extension ClassLoader)：该加载器主要负责加载JAVA_HOME\lib\ext目录中的类库，开发者可以使用扩展加载器。

3）应用程序类加载器(Application ClassLoader)：该类加载器也称为系统加载器，它负责加载用户类路径(Classpath)上所指定的类库，开发者可以直接使用该类加载器，如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器，一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。

3、JVM中的类加载器源码分析

AppClassLoader

static class AppClassLoader extends URLClassLoader {
    final URLClassPath ucp = SharedSecrets.getJavaNetAccess().getURLClassPath(this);
    public static ClassLoader getAppClassLoader(final ClassLoader var0) throws IOException {
        final String var1 = System.getProperty("java.class.path");
        final File[] var2 = var1 == null ? new F