Tomcat - 都說Tomcat違背了雙親委派機制，到底對不對？

文章目錄

類加載的本質

JVM 雙親委派機制

BootstrapClassLoader（啟動類加載器）

ExtensionClassLoader

AppClassLoader

Tomcat的 類加載順序

Tomcat要解決什么問題？

Tomcat違反了雙親委派機制？

Tomcat加載機制小結

Tomcat 熱加載JasperLoader

常見錯誤

NoClassDefFoundError

NoSuchMethodError

ClassCastException

類加載的本質

ClassLoader是用來加載 Class 的。它負責將 Class 的字節碼形式轉換成內存形式的 Class 對象。

字節碼可以來自于磁盤文件 *.class，也可以是 jar 包里的 *.class，也可以來自遠程服務器提供的字節流，字節碼的本質就是一個字節數組 []byte，它有特定的復雜的內部格式。

JVM 運行實例中會存在多個 ClassLoader，不同的 ClassLoader 會從不同的地方加載字節碼文件。

它可以從不同的文件目錄加載，也可以從不同的 jar 文件中加載，也可以從網絡上不同的靜態文件服務器來下載字節碼再加載。

JVM 雙親委派機制

Java1.2之后引入雙親委派模式 。

核心原理： 如果其中一個類加載器收到了類加載的請求，它并不會自己去加載而是會將該請求委托給父類的加載器去執行，如果父類加載器還存在父類加載器，則進一步向上委托，如此遞歸，請求最終到達頂層的啟動類加載器。

如果父類能加載，則直接返回，如果父類加載不了則交由子類加載，這就是雙親委派模式。

好處

向上委托給父類加載，父類加載不了再自己加載

避免重復加載，防止Java核心api被篡改

BootstrapClassLoader（啟動類加載器）

負責加載 JVM 運行時核心類,加載System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路徑或jar

ExtensionClassLoader

負責加載 JVM 擴展類，比如 swing 系列、內置的 js 引擎、xml 解析器 等等，這些庫名通常以 javax 開頭，它們的 jar 包位于 JAVAHOME/lib/rt.jar文件中.

加載System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路徑或jar。

在使用Java運行程序時，也可以指定其搜索路徑，例如：java -Djava.ext.dirs=d:\projects\testproj\classes HelloWorld。

AppClassLoader

AppClassLoader才是直接面向我們用戶的加載器，它會加載 Classpath 環境變量里定義的路徑中的 jar 包和目錄。

我們自己編寫的代碼以及使用的第三方 jar 包通常都是由它來加載的。

加載System.getProperty("java.class.path")所指定的路徑或jar。

在使用Java運行程序時，也可以加上-cp來覆蓋原有的Classpath設置，例如： java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld

Tomcat的 類加載順序

在Tomcat中，默認的行為是先嘗試在Bootstrap和Extension中進行類型加載，如果加載不到則在WebappClassLoader中進行加載，如果還是找不到則在Common中進行查找 .

Common是公共的包， tomcat可以外掛很多個webapps (tomcat和app分開部署) ，優先以webapps下的為主。

tomcat7 —> 默認 WebappClassLoader 類加載器

tomcat 8 ---->默認 ParallelWebappClassLoader 類加載器

Tomcat要解決什么問題？

作為一個Web容器，Tomcat要解決什么問題 ， Tomcat 如果使用默認的雙親委派類加載機制能不能行？

我們知道Tomcat可以部署多個應用，不同的應用程序可能會依賴同一個第三方類庫的不同版本，不能要求同一個類庫在同一個服務器只有一份，因此要保證每個應用程序的類庫都是獨立的，保證相互隔離 .

舉個例子 假設APP1 使用的是 Spring4 ， APP2 使用的是Spring5 , 毫無疑問 Spring4 和 Spring 5 肯定有 類的全路徑一樣的類吧，如果使用雙親委派 ，父加載器加載誰？

部署在同一個web容器中相同的類庫相同的版本可以共享， 比如jdk的核心jar包，否則，如果服務器有n個應用程序，那么要有n份相同的類庫加載進虛擬機。

web容器 自己依賴的類庫 (tomcat lib目錄下)，不能與應用程序的類庫混淆。基于安全考慮，應該讓容器的類庫和程序的類庫隔離開來。

web容器要支持jsp的修改， jsp 文件最終也是要編譯成class文件才能在虛擬機中運行， web容器需要支持 jsp 修改后不用重啟 ,就是熱加載的功能。

結合上面的4個問題，我們看下雙親委派能不能支持？

第一個問題，如果使用默認的類加載器機制，肯定是無法加載兩個相同類庫的不同版本的，如果使用雙親委派，讓父加載器去加載 ，不管你是什么版本的，只要你的全限定類名一樣，那肯定只有一份，APP 隔離 無法滿足

第二個問題，默認的類加載器是能夠實現的，很好理解嘛， 就是雙親委派的功能，保證唯一性。

第三個問題和第一個問題一樣。

第四個問題， 要怎么實現jsp文件的熱加載呢？ jsp 文件其實也就是class文件，那么如果修改了，但類名還是一樣，類加載器會直接取方法區中已經存在的，修改后的jsp是不會重新加載的。那么怎么辦呢？可以直接卸載掉這jsp文件的類加載器 .當一個jsp文件修改了，就直接卸載這個jsp類加載器。重新創建類加載器，重新加載jsp文件。 源碼詳見： org.apache.jasper.servlet.JasperLoader

Tomcat違反了雙親委派機制？

也不盡然，核心的Java的加載還是遵從雙親委派 。

Tomcat中 各個web應用自己的類加載器(WebAppClassLoader)會優先加載，打破了雙親委派機制。加載不到時再交給commonClassLoader走雙親委托 .

原因有二

為了避免類沖突，每個 webapp 項目中各自使用的類庫要有隔離機制

不同 webapp 項目支持共享某些類庫

Tomcat加載機制小結

當tomcat啟動時，會創建幾種類加載器：

Bootstrap 引導類加載器 ：　加載JVM啟動所需的類，以及標準擴展類（位于jre/lib/ext下）

System 系統類加載器 ：　加載tomcat啟動的類，比如bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下

4. webapp 應用類加載器：　每個應用在部署后，都會創建一個唯一的類加載器。該類加載器會加載位于 WEB-INF/lib下的jar文件中的class 和 WEB-INF/classes下的class文件。

Common 通用類加載器：加載tomcat使用以及應用通用的一些類，位于CATALINA_HOME/lib下，比如servlet-api.jar

總之 當應用需要到某個類時，則會按照下面的順序進行類加載：

1 使用bootstrap引導類加載器加載 （JVM 的東西 ）

2 使用system系統類加載器加載 （tomcat的啟動類Bootstrap包）

3 使用WebAppClassLoader 加載 WEB-INF/classes （應用自定義的class）

4 使用WebAppClassLoader 加載在WEB-INF/lib （應用的依賴包）

5 使用common類加載器在CATALINA_HOME/lib中加載 （tomcat的依賴包，公共的，被各個應用共享的）

Tomcat 熱加載JasperLoader

原理：后臺啟動線程監聽jsp文件變化，如果變化了找到該jsp對應的servlet類的加載器引用(gcroot)，重新生成新的JasperLoader加載器賦值給引用，然后加載新的jsp對應的servlet類，之前的那個加載器因為沒有gcroot引用了，下一次gc的時候會被銷毀。

常見錯誤

NoClassDefFoundError

NoClassDefFoundError ： 由于JVM或者類加載器實例嘗試加載類型的定義，但是該定義卻沒有找到，影響了執行路徑。

換句話說，在編譯時這個類是能夠被找到的，但是在執行時卻沒有找到。

NoSuchMethodError

NoSuchMethodError代表這個類型確實存在，但是一個不正確的版本被加載了。 檢查該類中是否真的有對應的方法

ClassCastException

ClassCastException，在一個類加載器的情況下，一般出現這種錯誤都會是在轉型操作時，比如：A a = (A) method();，很容易判斷出來method()方法返回的類型不是類型A，但是在 JavaEE 多個類加載器的環境下可能會出現一些不好去定位的情況。

Tomcat 容器

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