Tomcat 启动时类加载顺序

Tomcat启动时classloader加载顺序
  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。  
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ClassLoader in Tomcat
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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



[ 查看代码]


4.3 - org/apache/catalina/startup/ClassLoaderFactory.java


根据设置创建并返回StandardClassLoader的实例


[ 查看代码]


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


[ 查看代码]


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。