Tomcat为什么要重写类加载器?

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#tomcat #java

本文详细解释了Tomcat如何利用双亲委派机制实现类的隔离，以及为何打破机制以支持多版本应用和热部署。重点介绍了各类Tomcat类加载器的工作原理和作用，强调了隔离性和热部署的重要性。

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一、双亲委派机制

首先了解下双亲委派机制，大致过程如下：
在这里插入图片描述
简单来说，就是加载class文件时，委托上级加载器去加载，依次传递到顶层类加载器，加载过，直接返回；没加载过，尝试让下级进行加载，依次传递回去;

保证每个类只会被加载一次，避免重复加载。

二、分析

1、Tomcat需要隔离性

  • 如果使用默认的类加载器，是无法加载两个相同类库不同版本的
  • web容器部署多个应用程序，不同应用可能依赖相同类库不同版本，需要保证每个应用程序类独立、相互隔离
  • 部署在同个web容器中的相同类库的相同版本可以共享，否则，会有重复的类库被加载进JVM
  • web容器也有自己的类库，不能和应用程序的类库混淆，需要相互隔离

2、Tomcat需要热替换

jsp 文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会重新加载的

3、打破双亲委派机制

  • OSGI是基于Java语言的动态模块化规范，类加载器之间是网状结构，更加灵活，但是也更复杂
  • JNDI服务，使用线程上线文类加载器，父类加载器去使用子类加载器

三、Tomcat类加载器

1、拓展类加载器

在这里插入图片描述
说明如下：

  • CommonClassLoader：tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被tomcat和各个webapp访问
  • CatalinaClassLoader：tomcat私有的类加载器，webapp不能访问其加载路径下的class，即对webapp不可见
  • SharedClassLoader：各个webapp共享的类加载器，对tomcat不可见
  • WebappClassLoader：webapp私有的类加载器，只对当前webapp可见
    每一个web应用程序对应一个WebappClassLoader，每一个jsp文件对应一个JspClassLoader，所以这两个类加载器有多个实例

2、工作原理

  • a. 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
  • b. CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离
  • c. WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离，多个WebAppClassLoader是同级关系
  • d. 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

tomcat目录结构，与上面的类加载器对应

  • /common/*
  • /server/*
  • /shared/*
  • /WEB-INF/*

默认情况下，conf目录下的catalina.properties文件，没有指定server.loader以及shared.loader，所以tomcat没有建立CatalinaClassLoader和SharedClassLoader的实例，这两个都会使用CommonClassLoader来代替。Tomcat6之后，把common、shared、server目录合成了一个lib目录。所以在我们的服务器里看不到common、shared、server目录

四、总结

Tomcat重写类加载器的主要目的是为了实现Web应用程序的隔离和热部署。

  • 隔离性：Tomcat使用自定义的类加载器来加载每个Web应用程序的类。这样可以确保每个Web应用程序在运行时具有自己的类加载器实例，从而实现了应用程序之间的隔离。这样一来，不同的Web应用程序可以使用相同的类名，但它们的类加载器会将它们加载到各自的命名空间中，避免了类冲突的问题。

  • 热部署：Tomcat的类加载器还支持热部署功能，即在应用程序运行时动态加载和卸载类。当Web应用程序的代码或资源发生变化时，Tomcat可以重新加载这些变化的部分，而无需重启整个服务器。这样可以提高开发和调试的效率。

通过重写类加载器，Tomcat能够实现更灵活的类加载和隔离机制，使得Web应用程序的部署和维护更加方便和高效。

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