淺談Tomcat如何打破雙親委托機制
我們經(jīng)常會遇到ClassNotFound異常，表明JVM在嘗試加載某類時失敗了。
要解決這個異常，你得知道
- 什么是類加載
- JVM如何加載類
- 為什么會出現(xiàn)ClassNotFound
想想Tomcat又是如何加載和管理Web應用下的Servlet呢？
Tomcat正是通過Context組件來加載管理Web應用的，所以今天我會詳細分析Tomcat的類加載機制。但在這之前，我們有必要預習一下JVM的類加載機制，我會先回答一下一開始拋出來的問題，接著再談談Tomcat的類加載器如何打破Java的雙親委托機制。
JVM的類加載器
Java的類加載，就是把字節(jié)碼格式.class文件加載到JVM的方法區(qū)，并在JVM堆建立一個java.lang.Class對象實例，封裝Java類相關的數(shù)據(jù)和方法。
Class對象是什么？
可以理解成業(yè)務類的模板，JVM根據(jù)該模板創(chuàng)建具體業(yè)務類對象實例。
JVM并非在啟動時就把所有 .class 文件都加載一遍，而是程序在運行過程中用到該類才去加載。
JVM類加載由類加載器完成，JDK提供一個抽象類ClassLoader：
public abstract class ClassLoader {
// 每個類加載器都有個父加載器
private final ClassLoader parent;
public Class<?> loadClass(String name) {
// 查找該類是否被加載過
Class<?> c = findLoadedClass(name);
// 若未被加載過
if( c == null ){
// 【遞歸】委托給父加載器加載
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name);
} else {
// 若父加載器為空，查找Bootstrap加載器是否加載過了
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
}
// 若父加載器未加載成功，調(diào)用自己的findClass去加載
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
return c；
}
protected Class<?> findClass(String name){
// 1. 根據(jù)傳入的類名name，到在特定目錄下去尋找類文件，把.class文件讀入內(nèi)存
...
// 2. 調(diào)用defineClass將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)成Class對象
return defineClass(buf, off, len)；
}
// 將字節(jié)碼數(shù)組解析成一個Class對象，用native方法實現(xiàn)
protected final Class<?> defineClass(byte[] b, int off, int len){
...
}
}
JVM的類加載器是分層的父子關系，每個類加載器都持有一個parent字段指向父加載器。
- defineClass 工具方法：調(diào)用native方法把Java類的字節(jié)碼解析成一個Class對象
- findClass 就是找到 .class 文件，可能來自文件系統(tǒng)或網(wǎng)絡，找到后把 .class 文件讀到內(nèi)存得到字節(jié)碼數(shù)組，然后調(diào)用defineClass方法得到Class對象
loadClass 首先檢查這個類是不是已經(jīng)被加載過了，如果加載過了直接返回，否則交給父加載器去加載。
這是個遞歸調(diào)用，即子加載器持有父加載器引用，當一個類加載器需加載一個Java類時，會先委托父加載器去加載，然后父加載器在自己加載路徑中搜索Java類，當父加載器在自己的加載范圍內(nèi)找不到時，才會交還給子加載器加載，這就是雙親委托機制。
JDK的類加載器工作原理是一樣的，區(qū)別只是加載路徑不同，即findClass查找的路徑不同。
雙親委托機制是為保證一個Java類在JVM的唯一性。假如你手滑寫個與JRE核心類同名類，比如Object，雙親委托機制能保證加載的是JRE里的那個Object類，而不是你寫的Object。
因為AppClassLoader在加載你的Object類時，會委托給ExtClassLoader去加載，而ExtClassLoader又會委托給BootstrapClassLoader，BootstrapClassLoader發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)加載過了Object類，會直接返回，不會去加載你的Object類。
類加載器的父子關系不是通過繼承來實現(xiàn)的，比如AppClassLoader并非ExtClassLoader的子類，只是AppClassLoader的parent指向ExtClassLoader對象。
所以若自定義類加載器，不是去繼承AppClassLoader，而是繼承ClassLoader抽象類，再重寫findClass和loadClass即可。
Tomcat就是通過自定義類加載器實現(xiàn)自己的類加載。
若你要打破雙親委托，也就只需重寫loadClass，因為loadClass的默認實現(xiàn)就是雙親委托機制。
Tomcat的類加載器
Tomcat的自定義類加載器WebAppClassLoader打破了雙親委托機制：
首先自己嘗試去加載某個類，如果找不到再委托給父類加載器，目的是優(yōu)先加載Web應用自己定義的類。
只需重寫ClassLoader的兩個方法：
findClass
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
...
Class<?> clazz = null;
try {
//1. 先在Web應用目錄下查找類
clazz = findClassInternal(name);
} catch (RuntimeException e) {
throw e;
}
if (clazz == null) {
try {
//2. 如果在本地目錄沒有找到，交給父加載器去查找
clazz = super.findClass(name);
} catch (RuntimeException e) {
throw e;
}
//3. 如果父類也沒找到，拋出ClassNotFoundException
if (clazz == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return clazz;
}
工作流程
- 先在Web應用本地目錄下查找要加載的類
- 若未找到，交給父加載器查找，即AppClassLoader
- 若父加載器也沒找到這個類，拋ClassNotFound
loadClass
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，為什么？
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(也就是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);
}
工作流程
- 先在本地Cache查找該類是否已加載過
- 即Tomcat的類加載器是否已經(jīng)加載過這個類。
- 若Tomcat類加載器尚未加載過該類，再看看系統(tǒng)類加載器是否加載過
- 若都沒有，就讓ExtClassLoader加載，為防止Web應用自己的類覆蓋JRE的核心類
- 因為Tomcat需打破雙親委托，假如Web應用里自定義了一個叫Object的類，若先加載該Object類，就會覆蓋JRE的Object類，所以Tomcat類加載器優(yōu)先嘗試用ExtClassLoader去加載，因為ExtClassLoader會委托給BootstrapClassLoader去加載，BootstrapClassLoader發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)加載了Object類，直接返回給Tomcat的類加載器，這樣Tomcat的類加載器就不會去加載Web應用下的Object類了，避免覆蓋JRE核心類。
- 若ExtClassLoader加載失敗，即JRE無此類，則在本地Web應用目錄下查找并加載
- 若本地目錄下無此類，說明不是Web應用自己定義的類，那么由系統(tǒng)類加載器去加載。這里請你注意，Web應用是通過Class.forName調(diào)用交給系統(tǒng)類加載器的，因為Class.forName的默認加載器就是系統(tǒng)類加載器。
- 若上述加載過程都失敗，拋ClassNotFound
可見 Tomcat 類加載器打破了雙親委托，沒有一上來就直接委托給父加載器，而是先在本地目錄下加載。
但為避免本地目錄類覆蓋JRE核心類，會先嘗試用ExtClassLoader加載。
那為何不先用AppClassLoader加載？
若這樣，就又變成雙親委托，這就是Tomcat類加載器的奧妙。
到此這篇關于淺談Tomcat如何打破雙親委托機制的文章就介紹到這了,更多相關Tomcat 雙親委托機制內(nèi)容請搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持本站！
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