看 Tomcat 的源码越看越有趣。Tomcat 的代码总有一种处处都有那么一点调皮的感觉。今天就聊一聊 Tomcat 的类加载机制。
了解过 JVM 的类加载一定知道，JVM 类加载的双亲委派机制。但是 Tomcat 却打破了 JVM 固有的双亲委派加载机制。
JVM 的类加载
首先需要明确一下类加载是什么？
- Java虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的加载机制。
JVM 预定义的三个加载器:
-
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
：是用本地代码实现的类装入器，它负责将
<Java_Runtime_Home>/lib下面的类库加载到内存中（比如rt.jar）。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用，所以不允许直接通过引用进行操作。 -
标准扩展类加载器（Extension ClassLoader）
：是由 Sun 的
ExtClassLoader（sun.misc.Launcher$ExtClassLoader）实现的。它负责将< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。 -
应用程序类加载器（Application ClassLoader）
：是由 Sun 的
AppClassLoader（sun.misc.Launcher$AppClassLoader）实现的。它负责将系统类路径（CLASSPATH）中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器。
双亲委派机制：
所谓双亲委派机制，这里要指出的是，其实双亲委派来源于英文的 ”parents delegate“，仅仅表示的只是”父辈“，可见翻译的人不但英文是半吊子，而且也不了解 JVM 的类加载策略，造成了很大的误解。尤其是这个”双“字在初学的时候给我造成了极大的干扰。所以换个说法，应该是”父辈代理“。
类加载的时候，把加载的这个动作递归的委托给父辈，由父辈代劳，只有父辈无法加载时，才会由自己加载。
双亲委派加载模型：
这里需要特别注意的是加载器的关系并非是继承的关系。我们看代码：
static class ExtClassLoader extends URLClassLoader{
... ...
}
static class AppClassLoader extends URLClassLoader{
... ...
}
复制代码二者同时继承了 URLClassLoader ，继承关系如下：
怎么实现委托机制呢？在 ClassLoader 里面有几处比较重要的代码：
public abstract class ClassLoader {
// The parent class loader for delegation
// Note: VM hardcoded the offset of this field, thus all new fields
// must be added *after* it.
private final ClassLoader parent;
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {
// 尝试使用 父辈的 loadClass 方法
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 如果没有 父辈的 classLoader 就使用 bootstrap classLoader
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// ClassNotFoundException thrown if class not found
// from the non-null parent class loader
}
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
// 父辈没法加载这个 class，就自己尝试加载
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
// 根据类名 寻找 class。我们在之前我们讲过，不通过的 classLoader 加载的 class 的位置不同。
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
return defineClass(name, res);
}
}
复制代码- 首先在初始化 ClassLoader 的时候需要指定自己的 parent 是谁？（这很重要）
- 先检查类有没被加载，如果类已经被加载了，直接返回。
- 如果没有被加载，则通过 parent 的 loadClass 来尝试加载类。（双亲委派的核心逻辑）
- 找不到 parent 的时候使用 bootstrap ClassLoader 进行加载。
- 如果委托的 parent 没法加载类，那就自己加载。
Tomcat 的类加载
Tomcat 自己实现了自己的类加载器 WebAppClassLoader。类图关系图如下：
我们就来看看 Tomcat 的类加载器是怎么打破双亲委派的机制的。我们先看代码：
findClass
@Override
public Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
// Ask our superclass to locate this class, if possible
// (throws ClassNotFoundException if it is not found)
Class<?> clazz = null;
// 先在自己的 Web 应用目录下查找 class
clazz = findClassInternal(name);
// 找不到 在交由父类来处理
if ((clazz == null) && hasExternalRepositories) {
clazz = super.findClass(name);
}
if (clazz == null) {
throw new ClassNotFoundException(name);
}
return clazz;
}
复制代码对于 Tomcat 的类加载的 findClass 方法:
- 首先在 web 目录下查找。（重要）
- 找不到再交由父类的 findClass 来处理。
- 都找不到，那就抛出 ClassNotFoundException。
loadClass 方法
public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
Class<?> clazz = null;
//1. 先在本地cache查找该类是否已经加载过
clazz = findLoadedClass0(name);
if (clazz != null) {
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
//2. 从系统类加载器的cache中查找是否加载过
clazz = findLoadedClass(name);
if (clazz != null) {
if
