Tomcat类加载架构

前言

  主流的Java Web服务器(Tomcat、Jetty、WebLogic、WebSphere等)都有多个自定义的类加载器以及具备的类加载优势,本篇博文主要是通过以Tomcat为例简单认识Java Web服务器具有的特点、以及自定义类加载器是如何实现的。此外,本篇博文主要是根据Tomcat 5.x类加载架构编写的。

  主要参考资料《深入理解Java虚拟机》


1、Web服务器需要解决的问题

  一个功能健全的Web服务器,都需要解决如下几个问题:

  (1)同一个服务器上的两个Web程序所使用的Java类库实现相互独立隔离不能一个类库在同一个服务器上只有一份却被多个程序使用。

  (2)同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库可以被共享如果不能共享的话,虚拟机内部的Method Area 可能会出现过度膨胀现象。

  (3)服务器的类库要与Web应用程序的类库相互隔离,互不影响(即服务器不收Web程序的影响)很多服务器可能是用Java来实现,自然就得使用一些只属于自己的类库。

  (4)支持JSP的热替换(HotSwap大部分主流服务器(WebLogic除外)修改JSP文件都不需要重启服务器。

  试想一下,如果上述的4点中任何一点不能满足,特别是(1)-(3)点,那么整个Java Web服务器都是“混乱”的,或者说是不健全的。

2、Tomcat类库存放目录

  既然要满足以上四点基本要求,那么当部署一个Web应用时,一个Classpath路径目录是无法满足需求的,通常会提供多个Classpath(一般以classes/lib命名)路径目录目录中都会有一个相应的自定义类加载器去加载里面的Java。在Tomcat中就有三组目录,分别是:/common/*、/server/*、/shared/*;

  但值得强调的是在Tomcat 6.x之后这三组目录就不存在了,只有一个总的/lib目录,其他都需要进入配置文件需要时单独配置。所以这里介绍的目录未必能在tomcat安装目录下找到,不过其用意都是一样的;

  (1)/common/*:实际创建的时候为/common/lib/目录,可以被Tomcat与所有的Web应用共享的类库都在里面;

    但是在Tomcat 6之后/common/lib/目录被废弃,现在默认的是在/lib/下,实际上是将/common/server、/shared三个目录默认合并到一个/lib目录下。如果不满足具体的业务需求的话,可以在conf/catalina.properties中设置server.loadershared.loader打开conf/catalina.properties可以看到:无论是${catalina.base},还是"${catalina.home},都会去找/lib/目录,指定加载的加载器。

    

    CATALINA_BASE:是实例配置位置,也就是一个tomcat可以配置多个实例,实例里面有自己的配置;

    CATALINA_HOME:是tomcat安装位置;

    common.loader、server.loader、shared.loade:表示tomcat指定自定义的三个加载器。

       

          

    

  (2)/server/*实际创建的时候为/server/lib目录,只能被Tomcat使用的类库。

  (3)/shared/*实际创建的时候为/shared/lib目录,可以被所有的Web应用程序共享使用,但是对Tomcat是不可见的。

  (4)/webapps(wtswebapps)/project/WEB-INF/*:实际为/WebApp/project/WEB-INF/libProject独享有的类库

3、Tomcat自定义加载器

  Tomcat自定义的类加载器主要有:ComnonClassLoaderCatalinaClassLoaderSharedClassLoaderWebAppClassLoader四个类加载器。

  (1)ComnonClassLoader:加载/common/*目录下的类,但是上述可知现在的指定加载都会在Catalina.properties中配置。

  (2)CatalinaClassLoader:加载/server/*目录下的类,同理现在在Catalina.properties中指定配置。

  (3)SharedClassLoader:加载/shared/*目录下的类,同理现在在Catalina.properties中指定配置。

  (4)WebAppClassLoader:加载/webapps(wtswebapps)/project/WEB-INF/*目录下项目lib中的类。

   结合之前三个类加载器(BootstrapClassLoaderExtensionClassLoaderApplicationLoader)与Tomcat自定义的四个加载器组合成的委派关系(Tomcat服务器的类加载机构)如下所示:

               

              (注:其中JasperLoader为Jsp类加载器,JSP文件编译后为Class文件,需要加载)

 

  通过此关系图我们可以得到如下两点:

  (1)CatalinaClassLoaderSharedClassLoader是相互隔离独立的;

  (2)WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载类,同理WebAppClassLoader可以代替JspClassLoader加载类,CommonClassLoader加载的类可以被CatalinaClassLoaderSharedClassLoader使用

  同时需要注意还有以下两点:

  • JspClassLoader只能加载这个JSP文件所编译出Class文件JSP文件被修改时,会替换当前JspClassLoader实例,之后会重新建立一个新的JspClassLoader实例,这也就是HotSwap的内部实现
  • 不同的WebAppClassLoader是相互隔离的
  • 对于Tomcat 6.x版本,只有在conf/catalina.properties中配置了shared.loaderserver.loader才能使用SharedClassLoaderCatalinaClassLoader实例,不然会默认使用ComnonClassLoader的实例来代替;

  • 如果默认设置不能满足需要,则可以通过修指定配置文件中的shared.loader与server.loader,之后重新启动Tomcat 5.x加载器架构。

  

 

 

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