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Java tomcat中的類加載器和安全機(jī)制你了解嗎

更新時(shí)間：2021年09月06日 11:18:49 作者：大漠窮秋_

這篇文章主要介紹了Tomcat 類加載器的實(shí)現(xiàn)方法，本文給大家介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考借鑒價(jià)值 ,需要的朋友可以參考下，希望能夠給你帶來(lái)幫助

類加載器

java中的類并不是一次加載完成的，而是按需加載。類加載器是用于加載java類到j(luò)ava虛擬機(jī)中的組件，它負(fù)責(zé)讀取java字節(jié)碼，并轉(zhuǎn)換成 java.lang.Class 的一個(gè)實(shí)例，使字節(jié)碼.class文件可以運(yùn)行。一般類加載器負(fù)責(zé)根據(jù)一個(gè)指定的類找到對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼，然后根據(jù)這些字節(jié)碼定義一個(gè)java類。另外，它還可以加載資源，包括圖像文件和配置文件。

類加載器可以使java類動(dòng)態(tài)地加載到j(luò)vm中并運(yùn)行，即可在程序運(yùn)行時(shí)再加載類，提供了很靈活的動(dòng)態(tài)加載方式。

啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader）:加載對(duì)象是java核心庫(kù)，把一些核心的java類加載進(jìn)jvm中，這個(gè)加載器采用原生代碼（c/c++）實(shí)現(xiàn)，并不繼承java.lang.classLoader,它是所有其他類加載器的最終父類加載器，負(fù)責(zé)加載<java_home>/jre/lib目錄下jvm指定的類庫(kù)。它屬于jvm整體的一部分，jvm一旦啟動(dòng)就將這些指定的類加載到內(nèi)存中國(guó)，避免以后過(guò)多的I/O操作，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。啟動(dòng)類加載器無(wú)法被程序直接使用。
擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）:加載對(duì)象是java的擴(kuò)展庫(kù)，即加載<java_home>/jar/lib/ext目錄里的類。這個(gè)類是由啟動(dòng)類加載器加載，但因?yàn)閱?dòng)類加載器并非用java實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)脫離了java體系，所以如果嘗試調(diào)用擴(kuò)展類加載器的getParent()方法獲取父類的加載器會(huì)得到null。然而，它的父類加載器是啟動(dòng)類加載器。
應(yīng)用類加載器（application ClassLoader）:也叫系統(tǒng)類加載器（system classloader）,它負(fù)責(zé)加載用戶類路徑自定的類庫(kù)，如果程序沒有自己定義類加載器，就默認(rèn)使用應(yīng)用類加載器。它是由啟動(dòng)類加載器加載，但他的父加載類被設(shè)置成了擴(kuò)展類加載器。如果使用這個(gè)加載器，通過(guò)classloader.getSystemClassLoader()獲取。

雙親委派

雙親委派時(shí)，會(huì)將先委托給父類加載器加載，除非父類加載器沒有，才自己加載。

這種模型要求，除了頂層的啟動(dòng)類加載器外，其他的類加載器都要有⾃⼰的⽗類加載器。假如有⼀個(gè)類要加載進(jìn)來(lái)，⼀個(gè)類加載器并不會(huì)⻢上嘗試⾃⼰將其加載，⽽是委派給⽗類加載器，⽗類加載器收到后⼜嘗試委派給其⽗類加載器，以此類推，直到委派給啟動(dòng)類加載器，這樣⼀層⼀層往上委派。只有當(dāng)⽗類加載器反饋⾃⼰沒法完成這個(gè)加載時(shí)，⼦加載器才會(huì)嘗試⾃⼰加載。通過(guò)這個(gè)機(jī)制，保證了 Java 應(yīng)⽤所使⽤的都是同⼀個(gè)版本的 Java 核⼼庫(kù)的類，同時(shí)這個(gè)機(jī)制也保證了安全性。設(shè)想如果應(yīng)⽤程序類加載器想要加載⼀個(gè)有破壞性的 java.lang.System 類，雙親委派模型會(huì)⼀層層向上委派，最終委派給啟動(dòng)類加載器，⽽啟動(dòng)類加載器檢查到緩存中已經(jīng)有了這個(gè)類，并不會(huì)再加載這個(gè)有破壞性的 System 類。

另外，類加載器還擁有全盤負(fù)責(zé)機(jī)制，即當(dāng)⼀個(gè)類加載器加載⼀個(gè)類時(shí)，這個(gè)類所依賴的、引⽤的其他所有類都由這個(gè)類加載器加載，除⾮在程序中顯式地指定另外⼀個(gè)類加載器加載。

在 Java 中，我們⽤完全匹配類名來(lái)標(biāo)識(shí)⼀個(gè)類，即⽤包名和類名。⽽在 JVM 中，⼀個(gè)類由完全匹配類名和⼀個(gè)類加載器的實(shí)例 ID 作為唯⼀標(biāo)識(shí)。也就是說(shuō)，同⼀個(gè)虛擬機(jī)可以有兩個(gè)包名、類名都相同的類，只要它們由兩個(gè)不同的類加載器加載。當(dāng)我們?cè)?Java 中說(shuō)兩個(gè)類是否相等時(shí)，必須在針對(duì)同⼀個(gè)類加載器加載的前提下才有意義，否則，就算是同樣的字節(jié)碼，由不同的類加載器加載，這兩個(gè)類也不是相等的。這種特征為我們提供了隔離機(jī)制，在 Tomcat 服務(wù)器中它是⼗分有⽤的。

URLClassLoader

我們?cè)谑?#12132;⾃定義類加載去加載類時(shí)，我們需要指明該去哪些資源中進(jìn)⾏加載，所以JDK提供了URLClassLoader來(lái)⽅便我們使⽤，我們?cè)趧?chuàng)建URLClassLoader時(shí)需要傳⼊⼀些URLs，然后在使⽤這個(gè)URLClassLoader加載類時(shí)就會(huì)從這些資源中去加載。

Tomcat中⾃定義的類加載器

Tomcat 擁有不同的⾃定義類加載器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種資源庫(kù)的控制。⼀般來(lái)說(shuō)，Tomcat 主要⽤類加載器解決以下 4 個(gè)問(wèn)題。

同⼀個(gè)Tomcat中，各個(gè)Web應(yīng)⽤之間各⾃使⽤的Java類庫(kù)要互相隔離。
同⼀個(gè)Tomcat中，各個(gè)Web應(yīng)⽤之間可以提供共享的Java類庫(kù)。

為了使Tomcat不受Web應(yīng)⽤的影響，應(yīng)該使服務(wù)器的類庫(kù)與應(yīng)⽤程序的類庫(kù)互相獨(dú)⽴。

-Tomcat⽀持熱部署。

在 Tomcat中，最重要的⼀個(gè)類加載器是 Common 類加載器，它的⽗類加載器是應(yīng)⽤程序類加載器，負(fù)責(zé)加載 $ CATALINA_ BASE/lib、$CATALINA_HOME/lib 兩個(gè)⽬錄下所有的.class ⽂件與.jar ⽂件。

-Tomcat中⼀般會(huì)有多個(gè)WebApp類加載器-WebAppClassLoader ，每個(gè)類加載器負(fù)責(zé)加載⼀個(gè) Web 程序。它的⽗類加載器是Common類加載器。

由于每個(gè) Web 應(yīng)⽤都有⾃⼰的 WebApp 類加載器，很好地使多個(gè) Web 應(yīng)⽤程序之間互相隔離且能通過(guò)創(chuàng)建新的 WebApp類加載器達(dá)到熱部署。這種類加載器結(jié)構(gòu)能有效使 Tomcat 不受 Web 應(yīng)⽤程序影響，

⽽ Common 類加載器的存在使多個(gè) Web 應(yīng)⽤程序能夠互相共享類庫(kù)

Tomcat中類加載器架構(gòu)

在這里插入圖片描述

源碼位置如下，在bootstrap類的初始化過(guò)程中，初始了三個(gè)類加載：commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader

    private void initClassLoaders() {
        try {
            commonLoader = createClassLoader("common", null);
            if (commonLoader == null) {
                // no config file, default to this loader - we might be in a 'single' env.
                commonLoader = this.getClass().getClassLoader();
            }
            catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);
            sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);
        } catch (Throwable t) {
            handleThrowable(t);
            log.error("Class loader creation threw exception", t);
            System.exit(1);
        }
    }

安全機(jī)制

Tomcat中設(shè)置了了⼀些安全策略，默認(rèn)的策略⽂件為conf/catalina.policy

Tomcat中設(shè)置了安全策略，規(guī)定了Tomcat在運(yùn)⾏過(guò)程中擁有的權(quán)限，Tomcat管理者可以修改該權(quán)限，但是Tomcat中有⼀些類是必須能夠被訪問(wèn)到的，所有Tomcat中在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)提前去加載這些類，如果發(fā)現(xiàn)沒有對(duì)應(yīng)的權(quán)限，那么將會(huì)啟動(dòng)失敗。