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，而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类。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.loader与shared.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/lib，是Project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：ComnonClassLoader、CatalinaClassLoader、SharedClassLoader和WebAppClassLoader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（BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader、ApplicationLoader）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）CatalinaClassLoader与SharedClassLoader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CatalinaClassLoader与SharedClassLoader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，当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.loader与server.loader才能使用SharedClassLoader与CatalinaClassLoader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。

巴特西

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1、Web服务器需要解决的问题

2、Tomcat类库存放目录

3、Tomcat自定义加载器

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