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Tomcat中的類加載器怎么用，相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。
在學習Tomcat中的類加載器，并且Tomcat為什么要實現自己的類加載器打破雙親委派模型原因之前，我們首先需要知道Java中定義的類加載器是什么，雙親委派模型是什么。
類加載器負責在程序運行時將java文件動態加載到JVM中
從Java虛擬機的角度來講的話，存在兩種不同的類加載器：
啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader)：這個類加載器是使用C++語言實現的，是虛擬機自身的一部分。
其他的類加載器：這些類加載器都由Java語言實現，獨立于虛擬機外部，并且全都繼承自抽象類java.lang.ClassLoader，其中其他類加載器大概又分為
ExtensionClassLoader:這個類加載器由ExtClassLoader實現，它負責加載JAVA_HOME/lib/ext目錄中的所有類，或者被java.ext.dir系統變量所指定的路徑中所有的類。
ApplicationClassLoader：這個類加載器是由AppClassLoader實現的，它負責加載用戶類路徑（ClassPath）上所指定的所有類，如果應用中沒有自定義自己的類加載器，那么一般情況就是程序中默認的類加載器。
自定義加載器：根據自己需求，自定義加載特定路徑的加載器。
對于任意一個類，都需要由加載它的類加載器和這個類本身一同確立其在Java虛擬機中的唯一性
上圖中展示的層次結構，稱之為類加載器的雙親委派模型。雙親委派模型要求除了頂層的啟動類加載器外，其他加載器都應該有自己的父加載器。這里的父子關系不是通過繼承來實現的，而是通過設置parent變量來實現的。
雙親委派模型工作過程是：如果收到一個類加載的請求，本身不會先加載此類，而是會先將此請求委派給父類加載器去完成，每個層次都是如此，直到啟動類加載器中，只有父類都沒有加載此文件，那么子類才會嘗試自己去加載。
為什么要設置雙親委派模型呢？其實是為了保證Java程序的穩定運行，例如Object類，它是存放在rt.jar中，無論哪一個類加載器要加載Object類，最終都會委托給頂層的BootStrapClassLoader，所以所有的類中使用的Object都是同一個類，相反如果沒有雙親委派模型的話，那么隨意一個類加載器都可以定義一個新的Object類，那么應用程序將會變得非常混亂。其實雙親委派模型代碼非常簡單。實現在ClassLoader中的loadClass方法下。
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// 首先,檢查請求類是否被加載過
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) {
long t0 = System.nanoTime();
try {
// 如果沒被本類類加載器加載過,先委托給父類進行加載
if (parent != null) {
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
// 如果沒有父類,則表明在頂層,就交給BootStrap類加載器加載
c = findBootstrapClassOrNull(name);
}
// 如果最頂層的類也找不到,那么就會拋出ClassNotFoundException異常
} catch (ClassNotFoundException e) {
}
// 如果父類都沒有加載過此類,子類才開始加載此類
if (c == null) {
c = findClass(name);
}
}
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
}
}
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
throw new ClassNotFoundException(name);
}我們可以看到findClass方法是需要子類自己去實現的邏輯。
下面的簡圖是Tomcat9版本的官方文檔給出的Tomcat的類加載器的圖。
Bootstrap | System | Common / \ Webapp1 Webapp2 ..
Bootstrap ： 是Java的最高的加載器，用C語言實現，主要用來加載JVM啟動時所需要的核心類，例如$JAVA_HOME/jre/lib/ext路徑下的類。
System： 會加載CLASSPATH系統變量所定義路徑的所有的類。
Common：會加載Tomcat路徑下的lib文件下的所有類。
Webapp1、Webapp2……： 會加載webapp路徑下項目中的所有的類。一個項目對應一個WebappClassLoader，這樣就實現了應用之間類的隔離了。
這3個部分，在上面的Java雙親委派模型圖中都有體現。不過可以看到ExtClassLoader沒有畫出來，可以理解為是跟bootstrap合并了，都是去JAVA_HOME/jre/lib下面加載類。 那么Tomcat為什么要自定義類加載器呢？
隔離不同應用：部署在同一個Tomcat中的不同應用A和B，例如A用了Spring2.5。B用了Spring3.5，那么這兩個應用如果使用的是同一個類加載器，那么Web應用就會因為jar包覆蓋而無法啟動。
靈活性：Web應用之間的類加載器相互獨立，那么就可以根據修改不同的文件重建不同的類加載器替換原來的。從而不影響其他應用。
性能：如果在一個Tomcat部署多個應用，多個應用中都有相同的類庫依賴。那么可以把這相同的類庫讓Common類加載器進行加載。
Tomcat自定義了WebAppClassLoader類加載器。打破了雙親委派的機制，即如果收到類加載的請求，會嘗試自己去加載，如果找不到再交給父加載器去加載，目的就是為了優先加載Web應用自己定義的類。我們知道ClassLoader默認的loadClass方法是以雙親委派的模型進行加載類的，那么Tomcat既然要打破這個規則，就要重寫loadClass方法，我們可以看WebAppClassLoader類中重寫的loadClass方法。
@Override
public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
Class<?> clazz = null;
// 1. 從本地緩存中查找是否加載過此類
clazz = findLoadedClass0(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Returning class from cache");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
// 2. 從AppClassLoader中查找是否加載過此類
clazz = findLoadedClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Returning class from cache");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
String resourceName = binaryNameToPath(name, false);
// 3. 嘗試用ExtClassLoader 類加載器加載類,防止Web應用覆蓋JRE的核心類
ClassLoader javaseLoader = getJavaseClassLoader();
boolean tryLoadingFromJavaseLoader;
try {
URL url;
if (securityManager != null) {
PrivilegedAction<URL> dp = new PrivilegedJavaseGetResource(resourceName);
url = AccessController.doPrivileged(dp);
} else {
url = javaseLoader.getResource(resourceName);
}
tryLoadingFromJavaseLoader = (url != null);
} catch (Throwable t) {
tryLoadingFromJavaseLoader = true;
}
boolean delegateLoad = delegate || filter(name, true);
// 4. 判斷是否設置了delegate屬性,如果設置為true那么就按照雙親委派機制加載類
if (delegateLoad) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Delegating to parent classloader1 " + parent);
try {
clazz = Class.forName(name, false, parent);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Loading class from parent");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
}
// 5. 默認是設置delegate是false的,那么就會先用WebAppClassLoader進行加載
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Searching local repositories");
try {
clazz = findClass(name);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Loading class from local repository");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
// 6. 如果此時在WebAppClassLoader沒找到類,那么就委托給AppClassLoader去加載
if (!delegateLoad) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Delegating to parent classloader at end: " + parent);
try {
clazz = Class.forName(name, false, parent);
if (clazz != null) {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(" Loading class from parent");
if (resolve)
resolveClass(clazz);
return clazz;
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
// Ignore
}
}
}
throw new ClassNotFoundException(name);
}最后借用Tomcat官網上的話總結：
Web應用默認的類加載順序是（打破了雙親委派規則）：
先從JVM的BootStrapClassLoader中加載。
加載Web應用下/WEB-INF/classes中的類。
加載Web應用下/WEB-INF/lib/*.jap中的jar包中的類。
加載上面定義的System路徑下面的類。
加載上面定義的Common路徑下面的類。
如果在配置文件中配置了<Loader delegate="true"/>，那么就是遵循雙親委派規則，加載順序如下：
先從JVM的BootStrapClassLoader中加載。
加載上面定義的System路徑下面的類。
加載上面定義的Common路徑下面的類。
加載Web應用下/WEB-INF/classes中的類。
加載Web應用下/WEB-INF/lib/*.jap中的jar包中的類。
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