Tomcat - 深度學習 - 類加器詳解

前言

Tomcat如何實現不同的應用程序，使用不同的第三方類庫？帶着疑問學下去

打破雙親委派

以Tomcat類加載爲例，Tomcat 如果使用默認的雙親委派類加載機制行不行? 我們思考一下:

Tomcat是個web容器， 那麼它要解決什麼問題:

1. 一個web容器可能需要部署兩個應用程序，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。
2. 部署在同一個web容器中相同的類庫相同的版本可以共享。否則，如果服務器有10個應用程序，那麼要有10份相同的類庫加載進虛擬機。
3. web容器也有自己依賴的類庫，不能與應用程序的類庫混淆。基於安全考慮，應該讓容器的類庫和程序的類庫隔離開來。
4. web容器要支持jsp的修改，我們知道，jsp 文件最終也是要編譯成class文件才能在虛擬機中運行，但程序運行後修改jsp已經是司空見慣的事情， web容器需要支持 jsp 修改後不 用重啓。

比如以下僞代碼，我們又要確保各自隔離，又要確保底層庫通用。必定主要實現自定義ClassLoader

Tomcat 平臺
  應用A
  	com.xm.Test1
  應用B
  	com.xm.Test1

Tomcat 如果使用默認的雙親委派類加載機制行不行?

答案是不行的。爲什麼?

第一個問題，如果使用默認的類加載器機制，那麼是無法加載兩個相同類庫的不同版本的， 默認的類加器是不管你是什麼版本的，只在乎你的全限定類名，並且只有一份。

第二個問 題，默認的類加載器是能夠實現的，因爲他的職責就是保證唯一性。 第三個問題和第一個問題一樣。 我們再看第四個問題，我們想我們要怎麼實現jsp文件的熱加載，jsp 文件其實也就是class 文件，那麼如果修改了，但類名還是一樣，類加載器會直接取方法區中已經存在的，修改後 的jsp是不會重新加載的。那麼怎麼辦呢?我們可以直接卸載掉這jsp文件的類加載器，所以 你應該想到了，每個jsp文件對應一個唯一的類加載器，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。

Tomcat自定義加載器詳解

tomcat的幾個主要類加載器:

• commonLoader：Tomcat最基本的類加載器，加載路徑中的class可以被Tomcat容器本身以及各個Webapp訪問;
• catalinaLoader：Tomcat容器私有的類加載器，加載路徑中的class對於Webapp不可見;
• sharedLoader：各個Webapp共享的類加載器，加載路徑中的class對於所有Webapp可見，但是對於Tomcat容器不可見;
• WebappClassLoader：各個Webapp私有的類加載器，加載路徑中的class只對當前Webapp可見；主要負責管理用戶自定義目錄下的 lib,classes

從圖中的委派關係中可以看出:

CommonClassLoader能加載的類都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使 用，從而實現了公有類庫的共用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加載的類則與對方相互隔離。

WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加載到的類，但各個WebAppClassLoader實例之間相互隔離。 而JasperLoader的加載範圍僅僅是這個JSP文件所編譯出來的那一個.Class文件，它出現的 目的就是爲了被丟棄:當Web容器檢測到JSP文件被修改時，會替換掉目前的 JasperLoader的實例，並通過再建立一個新的Jsp類加載器來實現JSP文件的熱加載功能。

tomcat 這種類加載機制違背了java 推薦的雙親委派模型了嗎?

答案是：違背了。 我們前面說過，雙親委派機制要求除了頂層的啓動類加載器之外，其餘的類加載器都應當由自己的父類加載器加載。很顯然，tomcat 不是這樣實現，tomcat 爲了實現隔離性，沒有遵守這個約定， 每個 webappClassLoader加載自己的目錄下的class文件，不會傳遞給父類加載器，打破了雙親委派機制。

public class JarFileTest {
    public static void main(String[] args) {
        JarFile jarFile = new JarFile("xxx.jar");
        JarEntry entry = jarFile.getJarEntry("java/servlet/AsyncEvent1.class");
        System.out.println(entry.getName());
    }
}

加載規則

1. map -> 自己緩存中查找
2. jvm -> 查找是否已經加載
3. 嘗試通過類加載器（ExtClassLoader）加載類，防止Webapp重寫JDK中的類
4. Tomcat認定特殊的類，是否委派給父類去加載 CommonClassLoader（URLClassLoader）去加載
5. 去自己的webapps裏面去加載
6. 如果還沒有加載到，無條件交給父類去加載 CommonClassLoader（URLClassLoader）去加載

熱加載與熱部署

熱加載—是針對應用Context來的

• 熱加載的目的是讓JVM中老的class對象替換爲新的class對象，因爲不能直接替換，我們需要卸載掉classLoader

• 如何開啓熱加載 reloadable 默認false

  <Context path="/hello" docBase="\ServletDemo" reloadable="true"/>
  

• 刪除修改，都會進行熱加載

• 添加不會熱加載

  public class WebappLoader extends LifecycleMBeanBase
      implements Loader, PropertyChangeListener {
    
      @Override
      public void backgroundProcess() {
          if (reloadable && modified()) {
              // 觸發了熱加載
              try {
                  Thread.currentThread().setContextClassLoader
                      (WebappLoader.class.getClassLoader());
                  if (context != null) {
                      context.reload();
                  }
              } finally {
                  if (context != null && context.getLoader() != null) {
                      Thread.currentThread().setContextClassLoader
                          (context.getLoader().getClassLoader());
                  }
              }
          }
      }
  }
  

  modified 最終調用這裏

  public abstract class WebappClassLoaderBase extends ... {
   	public boolean modified() {
          for (Entry<String,ResourceEntry> entry : resourceEntries.entrySet()) {
              long cachedLastModified = entry.getValue().lastModified;
              long lastModified = resources.getClassLoaderResource(
                      entry.getKey()).getLastModified();
              // 某一個文件最後一次修改時間是什麼
              if (lastModified != cachedLastModified) {
                ...
                  return true;
              }
          }
  
          // Check if JARs have been added or removed
          // 檢測jar包刪除與修改
          WebResource[] jars = resources.listResources("/WEB-INF/lib");
          // Filter out non-JAR resources
  				...
          // No classes have been modified
          return false;
      }
  }
  

  reload源碼流程

  public class StandardContext extends ContainerBase
          implements Context, NotificationEmitter {
  
  		@Override
      public synchronized void reload() {
        	// 暫停，停止接受請求等
          setPaused(true);
         // 停止，老webappClassLoader=null
          stop();
         // 開始，new webappClassLoader()類加載器，通過它重新加載新的類
          start();
          // 恢復
          setPaused(false);
  
      }
  }
  

熱部署—Host （如果我們某個虛擬主機應用發生變化，進行熱部署）