Tomcat研究之ClassLoader

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java虛擬機/OSGI

Tomcat Web Servlet JSP 网络协议

Tomcat研究之ClassLoader

在研究Tomcat之前，一般是借用现有的UML工具分析Tomcat整体结构，但要分析Tomcat的流程就必须从分析Tomcat的StartUp入手。Tomcat的启动是从解析bat文件开始，bat文件最终调用org.apache.catalina.startup.Bootstrap开始类的加载。

一.Tomcat的ClassLoader:

TOMCAT自己的类载入器(ClassLoader)

+---------------------------+

| Bootstrap |

| | |

| System |

| | |

| Common |

| / \ |

| Catalina Shared |

+---------------------------+

其中：

- Bootstrap - 载入JVM自带的类和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar

- System

1.载入$CATALINA_HOME/bin/bootstrap.jar 初始化Tomcat,执行Main方法

2. $JAVA_HOME/lib/tools.jar Sun的工具类,包括编译Jsp为Servlet的工具类

- Common 这个目录下的类虽然对TOMCAT和所有的WEB APP都可见.但是Web App的类不应该

放在这个目录下,所有未打包的Class都在$CATALINA_HOME/common/classes下,所

有打包的jar都在

$CATALINA_HOME/commons/endorsed和$CATALINA_HOME/common/lib下,默认情况会

包含以下几个包:

1. jndi.jar JNDI API接口,这个包仅在Java1.2时候装入,1.3以后的版本JDK已

自动装入.

2. naming-common.jar JNDI接口实现类,Tomcat用这些类在内存中使用Context.

3. naming-resources.jar JNDI实现,Tomcat用它们定位Web App的静态资源.

4. servlet.jar Servlet,Jsp API

5. xerces.jar XML解析器,特定的Web App可以在自己的/WEB-INF/lib 中覆盖.

- Catalina 装入Tomcat实现所有接口的类,这些类对Web App是完全不可见的,所有未打包的类在

$CATALINA_HOME/server/classes所有jar包在$CATALINA_HOME/server/lib下.一

般情况该ClassLoader将Load下面几个包:

1. catalina.jar Servlet容器的Tomcat实现包

2. jakarta-regexp-X.Y.jar 正则表达式,请求过滤时使用

3. servlets-xxxxx.jar Servlet支持包

4. tomcat-coyote.jar Tomcat的Coyote连接实现包

5. tomcat-jk.jar Web Server绑定包,允许Tomcat绑定Apache等作为Web Server

6. tomcat-jk2.jar 功能同上

7. tomcat-util.jar Tomcat工具类,可能被一些Connector用到

8. tomcat-warp.jar 用于Apache Server包

- Shared 载入所有WEB APP都可见的类，对TOMCAT不可见. 所有未打包的类在

$CATALINA_HOME/shared/classes所有jar包在$CATALINA_HOME /lib下.

默认情况包含下面几个包:

1. jasper-compiler.jar Jsp编译器,编译Jsp为Servlet

2. jasper-runtime.jar Jsp(已编译成Servlet)运行支持包

3. naming-factory.jar 支持Web App使用JNDI的封装包

-WebAppX Web App ClassLoader,当Web　App被部署是该ClassLoader被创建.所有class都在

WEB-INF/classes下,所有jar在WEB-INF/lib下.

特别注意WEB APP自己的ClassLoader的实现与众不同：

它先试图从WEB APP自己的目录里载入，如果失败则请求父ClassLoader的代理

这样可以让不同的WEB APP之间的类载入互不干扰.另,Tomcat Server使用的是Catalina

ClassLoader,一般的Web App使用的是WebApp ClassLoader.

二. org.apache.catalina.startup.Bootstrap

该类是Tomcat的执行入口点,我们着重分析下面两个方法:

1. initClassLoaders,创建ClassLoader层次.

private void initClassLoaders() {

try {

ClassLoaderFactory.setDebug(debug);

//创建common ClassLoader,没有父ClassLoader

commonLoader = createClassLoader("common", null);

//创建catalina ClassLoader,父ClassLoader为common

catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);

//创建shared ClassLoader, 父ClassLoader为common

sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);

} catch (Throwable t) {

log("Class loader creation threw exception", t);

System.exit(1);

}

2. createClassLoader,负责具体的创建工作

在$CATALINA_HOME/conf/catalina.properties中定义了common, server, shared

ClassLoader载入类的路径及一些包的安全权限.

//common载入类的路径

common.loader=${catalina.home}/common/classes,

${catalina.home}/common/endorsed/*.jar,${catalina.home}/common/lib/*.jar

//server载入类的路径

server.loader=${catalina.home}/server/classes,

${catalina.home}/server/lib/*.jar

//shared载入类的路径

shared.loader=${catalina.base}/shared/classes,

${catalina.base}/shared/lib/*.jar

/**

*param name:Load Name

*param parent:父Loader

*classLoader的资源分三种:

*1.未打包的classes,一般是一个目录

*2.打包的jar目录

*3.网络资源,一般是网上的一个jar包 (Applet经常用到这样的loader)

private ClassLoader createClassLoader(String name, ClassLoader parent)

throws Exception {

//从catalina.properties中取得改Loader的配置信息

String value = CatalinaProperties.getProperty(name + ".loader");

if ((value == null) || (value.equals("")))

return parent;

//classes目录

ArrayList unpackedList = new ArrayList();

//jar目录

ArrayList packedList = new ArrayList();

//网络路径指定的包

ArrayList urlList = new ArrayList();

StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(value, ",");

//当前Loader该装载的类

while (tokenizer.hasMoreElements()) {

String repository = tokenizer.nextToken();

// Check for a JAR URL repository

try {

//如果是网络路径追加url

urlList.add(new URL(repository));

continue;

} catch (MalformedURLException e) {

// Ignore

}

// 本地路径

boolean packed = false;

//${catalina.home}

if (repository.startsWith(CATALINA_HOME_TOKEN)) {

repository = getCatalinaHome()

+ repository.substring(CATALINA_HOME_TOKEN.length());

//${catalina.base}

} else if (repository.startsWith(CATALINA_BASE_TOKEN)) {

repository = getCatalinaBase()

+ repository.substring(CATALINA_BASE_TOKEN.length());

}

/**经过上述操作,把catalina.properties里的路径替换成绝对路径*/

//如果是jar文件路径

if (repository.endsWith("*.jar")) {

packed = true;

repository = repository.substring

(0, repository.length() - "*.jar".length());

}

if (packed) {

packedList.add(new File(repository));

} else {

unpackedList.add(new File(repository));

}

File[] unpacked = (File[]) unpackedList.toArray(new File[0]);

File[] packed = (File[]) packedList.toArray(new File[0]);

URL[] urls = (URL[]) urlList.toArray(new URL[0]);

//调用Factory的方法创建ClassLoader

return ClassLoaderFactory.createClassLoader

(unpacked, packed, urls, parent);

}

三. ClassLoaderFactory

ClassLoaderFactory是用于创建ClassLoader的工厂类,这个类比较简单.

//参数含义不再说明,参看上面的分析

public static ClassLoader createClassLoader(File unpacked[],

File packed[],

URL urls[],

ClassLoader parent)

throws Exception {

if (debug >= 1)

log("Creating new class loader");

// Construct the "class path" for this class loader

ArrayList list = new ArrayList();

// 通过class目录构造file协议的url,并追加的list

if (unpacked != null) {

for (int i = 0; i < unpacked.length; i++) {

File file = unpacked[i];

if (!file.exists() || !file.canRead())

continue;

if (debug >= 1)

log(" Including directory or JAR "

+ file.getAbsolutePath());

URL url = new URL("file", null,

file.getCanonicalPath() + File.separator);

list.add(url.toString());

}

//取出所有jar目录里的jar文件,逐一构造url,并追加的list

if (packed != null) {

for (int i = 0; i < packed.length; i++) {

File directory = packed[i];

if (!directory.isDirectory() || !directory.exists() ||

!directory.canRead())

continue;

String filenames[] = directory.list();

for (int j = 0; j < filenames.length; j++) {

String filename = filenames[j].toLowerCase();

if (!filename.endsWith(".jar"))

continue;

File file = new File(directory, filenames[j]);

if (debug >= 1)

log(" Including jar file " + file.getAbsolutePath());

URL url = new URL("file", null,

file.getCanonicalPath());

list.add(url.toString());

}

//追加网络路径的资源

if (urls != null) {

for (int i = 0; i < urls.length; i++) {

list.add(urls[i].toString());

}

//调用StandardClassLoader创建实际的Loader

String array[] = (String[]) list.toArray(new String[list.size()]);

StandardClassLoader classLoader = null;

if (parent == null)

classLoader = new StandardClassLoader(array);

else

classLoader = new StandardClassLoader(array, parent);

classLoader.setDelegate(true);

return (classLoader);

}

四. StandardClassLoader

StandardClassLoader继承了URLClassLoader, URLClassLoader类具有从硬盘目录装载类,或从本地或远程装载jar文件的能力.这个类也实现了Reloader接口,提供了自动重新装载类的功能.我们主要看这个类以下及个方法:

1. 构造函数StandardClassLoader

/**

* @param repositories url数组,见上分析

* @param parent 父loader

public StandardClassLoader(String repositories[], ClassLoader parent) {

//调用父类的构造函数

//父类的构造函数将用转换后的repositories生成URLClassPath的实例

//ucp是类成员变量ucp=new URLClassPath(urls);

// URLClassPath是sun的扩展包,无法继续跟踪

super(convert(repositories), parent);

this.parent = parent;

this.system = getSystemClassLoader();

securityManager = System.getSecurityManager();

if (repositories != null) {

for (int i = 0; i < repositories.length; i++)

//处理url

addRepositoryInternal(repositories[i]);

}

2. addRepositoryInternal

/**

* @param repository 要处理的url

protected void addRepositoryInternal(String repository) {

URLStreamHandler streamHandler = null;

String protocol = parseProtocol(repository);

if (factory != null)

streamHandler = factory.createURLStreamHandler(protocol);

// 当前url是指向本地或网路的jar文件,验证jar的正确性

//下面的代码看似无用其实是在验证jar文件的正确性,如果jar文件错误抛异常中止执行.

if (!repository.endsWith(File.separator) && !repository.endsWith("/")) {

JarFile jarFile = null;

try {

Manifest manifest = null;

//jar协议

if (repository.startsWith("jar:")) {

URL url = new URL(null, repository, streamHandler);

JarURLConnection conn =

(JarURLConnection) url.openConnection();

conn.setAllowUserInteraction(false);

conn.setDoInput(true);

conn.setDoOutput(false);

conn.connect();

jarFile = conn.getJarFile();

//file协议

} else if (repository.startsWith("file://")) {

jarFile = new JarFile(repository.substring(7));

//file

} else if (repository.startsWith("file:")) {

jarFile = new JarFile(repository.substring(5));

//本地路径的jar文件

} else if (repository.endsWith(".jar")) {

URL url = new URL(null, repository, streamHandler);

URLConnection conn = url.openConnection();

JarInputStream jis =

new JarInputStream(conn.getInputStream());

manifest = jis.getManifest();

//其他情况均为错误

} else {

throw new IllegalArgumentException

("addRepositoryInternal: Invalid URL '" +

repository + "'");

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Java 多线程入门大全 | 類裝載過程

2006-11-21 13:33
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