前言

在前面 Java虛擬機(jī)：對象創(chuàng)建過程與類加載機(jī)制、雙親委派模型 文章中，我們介紹了 JVM 的類加載機(jī)制以及雙親委派模型，雙親委派模型的類加載過程主要分為以下幾個步驟：

（1）初始化 ClassLoader 時需要指定自己的 parent 是誰

（2）先檢查類是否已經(jīng)被加載過，如果類已經(jīng)被加載了，直接返回

（3）若沒有加載則調(diào)用父加載器 parent 的 loadClass() 方法進(jìn)行加載

（4）若父加載器為空則默認(rèn)使用啟動類加載器 bootstrap ClassLoader 進(jìn)行加載

（5）如果父類加載失敗，拋出 ClassNotFoundException 異常后，再調(diào)用自己的 findClass() 方法進(jìn)行加載。

        前面文章也提到，如果想要破壞這種機(jī)制，那么就自定義一個類加載器（繼承自 ClassLoader），并重寫其中的 loadClass() 方法，使其不進(jìn)行雙親委派即可。最經(jīng)典例子就是 Tomcat 容器的類加載機(jī)制了，它實(shí)現(xiàn)了自己的類加載器 WebApp ClassLoader，并且打破了雙親委派模型，在每個應(yīng)用在部署后，都會創(chuàng)建一個唯一的類加載器。

1、Tomcat 的類加載器結(jié)構(gòu)圖：

（1）Common ClassLoader：加載 common.loader 屬性下的 jar，一般是 CATALINA_HOME/lib 目錄下，主要是 tomcat 使用以及應(yīng)用通用的一些類

（2）Catalina ClassLoader：加載 server.loader 屬性下的 jar，默認(rèn)未配置路徑，返回其父加載器即 Common ClassLoader，主要是加載服務(wù)器內(nèi)部可⻅類，這些類應(yīng)⽤程序不能訪問；

（3）Shared Classloader：加載 share.loader 屬性下的jar，默認(rèn)未配置路徑，返回其父加載器即 Common ClassLoader，主要是加載應(yīng)⽤程序共享類，這些類對 Tomcat 自己不可見；

只有指定了 tomcat/conf/catalina.properties 配置文件的 server.loader 和 share.loader 項后，才會真正建立 Catalina ClassLoader 和 Shared ClassLoader 的實(shí)例，否則在用到這兩個類加載器的地方都會用 Common ClassLoader 的實(shí)例代替，而默認(rèn)的配置文件中是沒有設(shè)置這兩個 loader 項的

（4）WebApp ClassLoader：Tomcat 可以存在多個 WebApp ClassLoader 實(shí)例，每個應(yīng)⽤程序都會有⼀個獨(dú)⼀⽆⼆的 WebApp ClassLoader，⽤來加載本應(yīng)⽤程序 /WEB-INF/classes 和 /WEB-INF/lib 下的類。

2、Tomcat 的類加載流程說明：

當(dāng) Tomcat 使用 WebAppClassLoader 進(jìn)行類加載時，具體過程如下：

（1）先在本地 cache 緩存中查找該類是否已經(jīng)加載過，看看 Tomcat 有沒有加載過這個類

（2）如果 Tomcat 沒有加載過這個類，則從系統(tǒng)類加載器的 cache 緩存中查找是否加載過

（3）如果沒有，則使用 ExtClassLoader 類加載器類加載，重點(diǎn)來了，Tomcat 的 WebAppClassLoader 并沒有先使用 AppClassLoader 來加載類，而是直接使用了 ExtClassLoader 來加載類。不過 ExtClassLoader 依然遵循雙親委派，它會使用 Bootstrap ClassLoader 來對類進(jìn)行加載，保證了 Jre 里面的核心類不會被重復(fù)加載。

比如在 Web 中加載一個 Object 類。WebAppClassLoader → ExtClassLoader → Bootstrap ClassLoader，這個加載鏈，就保證了 Object 不會被重復(fù)加載。

（4）如果沒有加載成功，WebAppClassLoader 就會調(diào)用自己的 findClass() 方法由自己來對類進(jìn)行加載，先在 WEB-INF/classes 中加載，再從 WEB-INF/lib 中加載。

（5）如果仍然未加載成功，WebAppclassLoader 會委派給 SharedClassLoader，SharedClassLoad 再委派給 CommonClassLoader，CommonClassLoader 委派給 AppClassLoader，直到最終委派給 BootstrapClassLoader，最后再一層一層地在自己目錄下對類進(jìn)行加載。

（6）都沒有加載成功的話，拋出異常。

3、源碼解析：

（1）WebAppClassLoader 的 loadClass() 方法源碼：

WebappClassLoader 應(yīng)用類加載器的 loadClass 在他的父類 WebappClassLoaderBase 中

public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        Class<?> clazz = null;
        //1. 先在本地cache查找該類是否已經(jīng)加載過
        clazz = findLoadedClass0(name);
        if (clazz != null) {
            if (resolve)
                resolveClass(clazz);
            return clazz;
        }
        //2. 從系統(tǒng)類加載器的cache中查找是否加載過
        clazz = findLoadedClass(name);
        if (clazz != null) {
            if (resolve)
                resolveClass(clazz);
            return clazz;
        }
        // 3. 嘗試用ExtClassLoader類加載器類加載(ExtClassLoader 遵守雙親委派，ExtClassLoader 會使用 Bootstrap ClassLoader 對類進(jìn)行加載)
        ClassLoader javaseLoader = getJavaseClassLoader();
        try {
            clazz = javaseLoader.loadClass(name);
            if (clazz != null) {
                if (resolve)
                    resolveClass(clazz);
                return clazz;
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // Ignore
        }
        // 4. 嘗試在本地目錄搜索class并加載
        try {
            clazz = findClass(name);
            if (clazz != null) {
                if (resolve)
                    resolveClass(clazz);
                return clazz;
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // Ignore
        }
        // 5. 嘗試用系統(tǒng)類加載器(AppClassLoader)來加載
        try {
            clazz = Class.forName(name, false, parent);
            if (clazz != null) {
                if (resolve)
                    resolveClass(clazz);
                return clazz;
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // Ignore
        }
     }
    //6. 上述過程都加載失敗，拋出異常
    throw new ClassNotFoundException(name);
}

（2）WebAppClassLoader 的 findClass() 方法源碼：

public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    // Ask our superclass to locate this class, if possible
    // (throws ClassNotFoundException if it is not found)
    Class<?> clazz = null;
 
    // 先在自己的 Web 應(yīng)用目錄下查找 class
    clazz = findClassInternal(name);
 
    // 找不到 在交由父類來處理
    if ((clazz == null) && hasExternalRepositories) {  
        clazz = super.findClass(name);
    }
    if (clazz == null) {
         throw new ClassNotFoundException(name);
    }
    return clazz;
}

4、為什么tomcat要實(shí)現(xiàn)自己的類加載機(jī)制：

WebAppClassLoader 加載類的時候，故意打破了JVM 雙親委派機(jī)制，繞開了 AppClassLoader，直接先使用 ExtClassLoader 來加載類。最主要原因是保證部署在同一個 Web 容器上的不同 Web 應(yīng)用程序所使用的類庫可以實(shí)現(xiàn)相互隔離，避免不同項目的相互影響。當(dāng)然還有其他原因，如：

（1）保證 Web 容器自身的安全不受部署的 Web 應(yīng)用程序影響，所以 Tomcat 使用的類庫要與部署的應(yīng)用的類庫相互獨(dú)立

（2）保證部分基礎(chǔ)類不會被同時加載，有些類庫 Tomcat 與部署的應(yīng)用可以共享，比如說 servlet-api

（3）保證部署在同一個 Web 容器的應(yīng)用之間的類庫可以共享，這聽起來好像主要原因相互矛盾，但其實(shí)這很合理，類被類加載器加載到虛擬機(jī)后，會存放在方法區(qū)的永久代中，如果類庫不能共享，虛擬機(jī)的方法區(qū)就會很容易出現(xiàn)過度膨脹的風(fēng)險。比如這時候如果有大量的應(yīng)用使用 spring 來管理，如果 spring 類庫不能共享，那每個應(yīng)用的 spring 類庫都會被加載一次，將會是很大的資源浪費(fèi)。

小結(jié)：Tomcat 實(shí)際上只有 WebAppClassLoader 加載器中打破了雙親委派，其他類加載器還是遵循雙親委派的。 這樣做最主要原因是保證同個 Web 容器中的不同 Web 應(yīng)用程序所使用的類庫相互獨(dú)立，避免相互影響

參考文章：http://www.dbjr.com.cn/article/229561.htm

到此這篇關(guān)于Tomcat的類加載機(jī)制流程及源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Tomcat類加載機(jī)制內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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