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Tomcat启动时classloader加载顺序

 
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Tomcat的class加载的优先顺序一览  
------------------------------------------------------------------
1.最先是$JAVA_HOME/jre/lib/ext/下的jar文件。  
2.环境变量CLASSPATH中的jar和class文件。  
3.$CATALINA_HOME/common/classes下的class文件。  
4.$CATALINA_HOME/commons/endorsed下的jar文件。  
5.$CATALINA_HOME/commons/i18n下的jar文件。  
6.$CATALINA_HOME/common/lib   下的jar文件。  
(JDBC驱动之类的jar文件可以放在这里,这样就可以避免在server.xml配置好数据源却出现找不到JDBC   Driver的情况。)  
7.$CATALINA_HOME/server/classes下的class文件。  
8.$CATALINA_HOME/server/lib/下的jar文件。  
9.$CATALINA_BASE/shared/classes   下的class文件。  
10.$CATALINA_BASE/shared/lib下的jar文件。  
11.各自具体的webapp   /WEB-INF/classes下的class文件。  
12.各自具体的webapp   /WEB-INF/lib下的jar文件。  
------------------------------------------------------------------
class的搜寻顺序如下:  
------------------------------------------------------------------
Bootstrap   classes   of   your   JVM    
System   class   loader   classses   (described   above)    
/WEB-INF/classes   of   your   web   application    
/WEB-INF/lib/*.jar   of   your   web   application    
$CATALINA_HOME/common/classes    
$CATALINA_HOME/common/endorsed/*.jar    
$CATALINA_HOME/common/i18n/*.jar    
$CATALINA_HOME/common/lib/*.jar    
$CATALINA_BASE/shared/classes    
$CATALINA_BASE/shared/lib/*.jar    
------------------------------------------------------------------
因此放在不同webapp里的class文件,会被classloader加载成不同的实例。  
例如假设下面两个不同内容的class。分别放在不同的webapp的class目录下。  
package   com.lizongbo;  
public   class   TestClass   {  
      private   String   NAME="lizongbo";  
}  
package   com.lizongbo;  
public   class   TestClass   {  
      private   String   NAME="li_zongbo";  
}  
在不同的webapp得到的com.lizongbo.NAME结果是不同的,且互不影响。  
但是注意,以下包名开头的class例外:  
javax.*    
org.xml.sax.*    
org.w3c.dom.*    
org.apache.xerces.*    
org.apache.xalan.*    
ps,注意.在各个jar中的\META-INF\MAINFEST.MF文件里Class-Path键值对,也会提供jar的加载优先顺序。  
例如某jar的MAINFEST.MF内容如下:  
Manifest-Version:   1.0  
Created-By:   lizongbo  
Class-Path:   commons-beanutils.jar  
Class-Path:   commons-collections.jar  
Class-Path:   commons-dbcp.jar  
Class-Path:   commons-digester.jar  
Class-Path:   commons-logging.jar  
Class-Path:   commons-pool.jar  
Class-Path:   commons-services.jar  
Class-Path:   commons-validator.jar  
Class-Path:   jakarta-oro.jar  
Main-Class:   com.lizongbo.MyTestClass  
那么在加载这个jar的时候,会先在此jar所在目录下依次先加载commons-beanutils.jar,commons-collections.jar。。。等jar文件。  
在不同的地方放置jar和class可能会产生意想不到的后果,,尤其是不同版本的jar文件,因此在实际应用部署web应用时候要特别留心.  
例如   使用javamail常见的一个出错信息:  
javax.mail.NoSuchProviderException:   No   provider   for   smtp  
其真实原因就很可能如下:  
在不同的加载jar的目录下放置了不同版本的mail.jar,比如一个是javamail1.3.1的mail.jar  
在D:\jakarta-tomcat-5.5.8\common\lib下,而另外一个是javamail1.3.2的mail.jar在  
D:\jakarta-tomcat-5.5.8\webapps\lizongbo\WEB-INF/lib下,  
那么lizongbo这个webapp中使用到javamail进行邮件发送的时候,便会出现No   provider   for   smtp的错误。
*******************************************************************
ClassLoader in Tomcat 1 - Tomcat 的类载入器的结构

Tomcat Server 在启动的时候将构造一个ClassLoader树,以保证模块的类库是私有的
Tomcat Server的ClassLoader结构如下: 

                 Bootstrap     
                        |             
                  System          
                        |             
                  Common     
                     /      \        
             Catalina Shared
                              /    \ 
                  WebApp1 WebApp2

其中:
- Bootstrap - 载入JVM自带的类和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar
- System - 载入$CLASSPATH/*.class
- Common - 载入$CATALINA_HOME/common/...,它们对TOMCAT和所有的WEB APP都可见
- Catalina - 载入$CATALINA_HOME/server/...,它们仅对TOMCAT可见,对所有的WEB APP都不可见
- Shared - 载入$CATALINA_HOME/shared/...,它们仅对所有WEB APP可见,对TOMCAT不可见(也不必见)
- WebApp - 载入ContextBase?/WEB-INF/...,它们仅对该WEB APP可见

2 - ClassLoader 的工作原理

每个运行中的线程都有一个成员contextClassLoader,用来在运行时动态地载入其它类
系统默认的contextClassLoader是systemClassLoader,所以一般而言java程序在执行时可以使用JVM自带的类、$JAVA_HOME/jre/lib/ext/中的类和$CLASSPATH/中的类
可以使用 Thread.currentThread().setContextClassLoader(...); 更改当前线程的contextClassLoader,来改变其载入类的行为

ClassLoader 被组织成树形,一般的工作原理是:
1) 线程需要用到某个类,于是contextClassLoader被请求来载入该类
2) contextClassLoader请求它的父ClassLoader来完成该载入请求
3) 如果父ClassLoader无法载入类,则contextClassLoader试图自己来载入

注意 :WebApp?ClassLoader的工作原理和上述有少许不同:
它先试图自己载入类(在ContextBase?/WEB-INF/...中载入类),如果无法载入,再请求父ClassLoader完成

由此可得:
- 对于WEB APP线程,它的contextClassLoader是WebApp?ClassLoader
- 对于Tomcat Server线程,它的contextClassLoader是CatalinaClassLoader

3 类的查找

ClassLoader类中loadClass方法为缺省实现,用下面的顺序查找类:
1、调用findLoadedClass方法来检查是否已经被加载。如果没有则继续下面的步骤。
2、如果当前类装载器有一个指定的委托父装载器,则用委托父装载器的loadClass方法加载类,也就是委托给父装载器加载相应的类。
3、如果这个类装载器的委托层级体系没有一个类装载器加载该类,则使用类装载器定位类的特定实现机制,调用findClass方法来查找类。

4 - 部分原代码分析

4.1 - org/apache/catalina/startup/Bootstrap.java



Bootstrap中定义了三个classloader:commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader.三者关系如下:

// 注意三个自己定置的ClassLoader的层次关系:

            // systemClassLoader (root) 

            //   +--- commonLoader

            //          +--- catalinaLoader

            //          +--- sharedLoader

Tomcat Server 线程的起点
构造ClassLoader树,通过Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader)设置当前的classloader为catalinaLoader。
载入若干类,然后转入org.apache.catalina.startup.Catalina类中

4.2 org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader.java
通过看loadClass这个方法来看tomcat是如何加载类的,顺序如下:
(0) Check our previously loaded class cache查找已经装载的class
        clazz = findLoadedClass(name);
(1) If a system class, use system class loader通过系统classloader来装载class 
        ClassLoader loader = system;
            clazz = loader.loadClass(name);

(2) Delegate to our parent if requested如果有代理则使用父类classloader 
            ClassLoader loader = parent;
            if (loader == null)
                loader = system;
            clazz = loader.loadClass(name);
(3) Search local repositories 查找本地类池,比如$CATALINA_HOME/server 
           clazz = findClass(name);
(4) Delegate to parent unconditionally 默认使用代理装载器

4.3 - org/apache/catalina/startup/ClassLoaderFactory.java
根据设置创建并返回StandardClassLoader的实例

4.4 - org/apache/catalina/loader/StandardClassLoader.java
类载入器

4.5 - org/apache/catalina/startup/SecurityClassLoad.java
该类仅包含一个静态方法,用来为catalinaLoader载入一些类

Appendix - 参考
[1] http://jakarta.apache.org/tomcat/ 中的Tomcat 4.1.x文档Class Loader HOW-TO

在一个 JVM 中可能存在多个 ClassLoader ,每个 ClassLoader 拥有自己的 NameSpace 。一个 ClassLoader 只能拥有一个 class 对象类型的实例,但是不同的 ClassLoader 可能拥有相同的 class 对象实例,这时可能产生致命的问题。如 ClassLoaderA ,装载了类 A 的类型实例 A1 ,而 ClassLoaderB ,也装载了类 A 的对象实例 A2 。逻辑上讲 A1=A2 ,但是由于 A1 和 A2 来自于不同的 ClassLoader ,它们实际上是完全不同的,如果 A 中定义了一个静态变量 c ,则 c 在不同的 ClassLoader 中的值是不同的。
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