Tomcat修行之路-3.类加载机制的原理

概述

类加载机制：java类 ->字节码文件.class->将字节码文件加载jvm内存中
类加载器：JVM启动的时候先把类加载器读取到内存中，以方便去加载其他的类文件。

JVM的类加载机制

JVM的类加载机制中有一个非常重要的角色，叫做类加载器。类加载器有自己的体系。JVM内置了几种类加载器：引导类加载器，扩展类加载器，系统类加载器，他们之间形成父子关系，通过parent属性来定义这种关系，最终形成树结构。整体关系如下：


除此之外，用户也可以自定义类加载器。
当JVM运行过程中，用户也自定义了类加载器去加载一些类的时候，会按照如下机制加载。

1. 用户自己的类加载器，把加载请求传给父加载器，父加载器传给它的父加载器，一直到加载器树的顶层。
2. 最顶层的类加载器首先对其特定位置加载，如果加载不到就传给子类。
3. 如果一直到底层的类加载器都没有加载到，就会抛出异常ClassNotFoundException。
   因此，如果在classpath指定的目录中和自己工作目录中存放同样的class文件，会优先加载classpath目录中的文件。

双亲委派机制

双亲委派机制：当某个类加载器需要加载某个.class文件时，首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归此操作，如果上级的类加载器没有加载，自己再去加载。
作用：

1. 防止重复加载同一个.class。
2. 保证核心.class不会被篡改。通过委托的方式，不会去篡改核心的.class文件，即使篡改了也不会被加载，即使加载也不是同一个.class文件。不同的类加载器加载同一个.class也不是同一个.class对象。保证了.class文件的执行安全。（例如，一个Object类，如果去加载修改的，真正的Object就被篡改了）

Tomcat的类加载机制

Tomcat的类加载机制对JVM的类加载机制做了一些修改，打破了双亲委派机制。按照应用去加载，避免按照路径加载的时候，因为版本不同而加载错误的类。整体如下：

1. 引导类加载器和扩展类加载器的作用不变。
2. 系统类加载器正常情况下加载的是CLASSPATH下的类，但是Tomcat的启动脚本并未使用，而是加载Tomcat启动的类，比如Bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定，位于Tomcat的bin目录下。
3. Commons类加载器加载Tomcat使用以及应用通用的类，位于Tomcat的lib下。
4. Catalina类加载器 用于加载服务器内部可见类，这些类应用程序不能访问。
5. Shared类加载器用于加载应用程序共享类，服务器不会依赖。
6. WebApp类加载器，每个应用都会有一个独一无二的WebApp类加载器，用来加载自身WEB-INF/classes和WEB-INF/lib下的类。

Tomcat整体类加载机制的流程如下：

1. 首先从Bootstrap 类加载器加载指定的类
2. 如果未加载到，则从WEB-INF/classes加载
3. 如果未加载到，则从WEB-INF/lib加载
4. 如果未加载到，则依次从System,Commons，Shared加载。（最后一步遵从双亲委派机制，即：依次递归到System加载器加载开始）