Tomcat打破雙親委派機(jī)制實(shí)現(xiàn)隔離Web應(yīng)用的方法

Tomcat通過自定義類加載器WebAppClassLoader打破雙親委派，即重寫了JVM的類加載器ClassLoader的findClass方法和loadClass方法，以優(yōu)先加載Web應(yīng)用目錄下的類。

Tomcat負(fù)責(zé)加載我們的Servlet類、加載Servlet所依賴的JAR包。Tomcat本身也是個(gè)Java程序，因此它需要加載自己的類和依賴的JAR包。

若在Tomcat運(yùn)行兩個(gè)Web應(yīng)用程序，它們有功能不同的同名Servlet，Tomcat需同時(shí)加載和管理這兩個(gè)同名的Servlet類，保證它們不會(huì)沖突。所以Web應(yīng)用之間的類需要隔離

若兩個(gè)Web應(yīng)用都依賴同一三方j(luò)ar，比如Spring，則Spring jar被加載到內(nèi)存后，Tomcat要保證這兩個(gè)Web應(yīng)用能共享之，即Spring jar只被加載一次，否則隨著三方j(luò)ar增多，JVM的內(nèi)存會(huì)占用過大。
所以，和 JVM 一樣，需要隔離Tomcat本身的類和Web應(yīng)用的類。

Tomcat類加載器的層次結(jié)構(gòu)

Tomcat的類加載器層次結(jié)構(gòu)

前三個(gè)是加載器實(shí)例名，不是類名。

WebAppClassLoader

若使用JVM默認(rèn)的AppClassLoader加載Web應(yīng)用，AppClassLoader只能加載一個(gè)Servlet類，在加載第二個(gè)同名Servlet類時(shí)，AppClassLoader會(huì)返回第一個(gè)Servlet類的Class實(shí)例。
因?yàn)樵贏ppClassLoader眼里，同名Servlet類只能被加載一次。

于是，Tomcat自定義了一個(gè)類加載器WebAppClassLoader， 并為每個(gè)Web應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)WebAppClassLoader實(shí)例。

每個(gè)Web應(yīng)用自己的Java類和依賴的JAR包，分別放在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目錄下，都是WebAppClassLoader加載的。

Context容器組件對(duì)應(yīng)一個(gè)Web應(yīng)用，因此，每個(gè)Context容器創(chuàng)建和維護(hù)一個(gè)WebAppClassLoader加載器實(shí)例。
不同加載器實(shí)例加載的類被認(rèn)為是不同的類，即使類名相同。這就相當(dāng)于在JVM內(nèi)部創(chuàng)建相互隔離的Java類空間，每個(gè)Web應(yīng)用都有自己的類空間，Web應(yīng)用之間通過各自的類加載器互相隔離。

SharedClassLoader

兩個(gè)Web應(yīng)用之間怎么共享庫類，并且不能重復(fù)加載相同的類？

雙親委派機(jī)制的各子加載器都能通過父加載器去加載類，于是考慮把需共享的類放到父加載器的加載路徑。

應(yīng)用程序即是通過該方式共享JRE核心類。
Tomcat搞了個(gè)類加載器SharedClassLoader，作為WebAppClassLoader的父加載器，以加載Web應(yīng)用之間共享的類。

若WebAppClassLoader未加載到某類，就委托父加載器SharedClassLoader去加載該類，SharedClassLoader會(huì)在指定目錄下加載共享類，之后返回給WebAppClassLoader，即可解決共享問題。

CatalinaClassLoader

如何隔離Tomcat本身的類和Web應(yīng)用的類？

兄弟關(guān)系：兩個(gè)類加載器是平行的，它們可能擁有同一父加載器，但兩個(gè)兄弟類加載器加載的類是隔離的。

于是，Tomcat搞了CatalinaClassLoader，專門加載Tomcat自身的類。

問題是，當(dāng)Tomcat和各Web應(yīng)用之間需要共享一些類時(shí)該怎么辦？

CommonClassLoader

共享依舊靠父子關(guān)系。
再增加個(gè)CommonClassLoader，作為CatalinaClassLoader和SharedClassLoader的父加載器。

CommonClassLoader能加載的類都可被CatalinaClassLoader、SharedClassLoader 使用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader能加載的類則與對(duì)方相互隔離。WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加載到的類，但各個(gè)WebAppClassLoader實(shí)例之間相互隔離。

Spring的加載問題

JVM默認(rèn)情況下，若一個(gè)類由類加載器A加載，則該類的依賴類也由相同的類加載器加載。
比如Spring作為一個(gè)Bean工廠，它需要?jiǎng)?chuàng)建業(yè)務(wù)類的實(shí)例，并且在創(chuàng)建業(yè)務(wù)類實(shí)例之前需要加載這些類。Spring是通過調(diào)用Class.forName來加載業(yè)務(wù)類的，我們來看一下forName的源碼：

public static Class<?> forName(String className) {
    Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
    return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);
}

會(huì)使用調(diào)用者，即Spring的加載器去加載業(yè)務(wù)類。

Web應(yīng)用之間共享的jar可交給SharedClassLoader加載，以避免重復(fù)加載。Spring作為共享的三方j(luò)ar，本身由SharedClassLoader加載，Spring又要去加載業(yè)務(wù)類，按照前面那條規(guī)則，加載Spring的類加載器也會(huì)用來加載業(yè)務(wù)類，但是業(yè)務(wù)類在Web應(yīng)用目錄下，不在SharedClassLoader的加載路徑下，這該怎么辦呢？

線程上下文加載器

于是有了線程上下文加載器，一種類加載器傳遞機(jī)制。因?yàn)樵擃惣虞d器保存在線程私有數(shù)據(jù)里，只要是同一個(gè)線程，一旦設(shè)置了線程上下文加載器，在線程后續(xù)執(zhí)行過程中就能把這個(gè)類加載器取出來用。因此Tomcat為每個(gè)Web應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)WebAppClassLoader類加載器，并在啟動(dòng)Web應(yīng)用的線程里設(shè)置線程上下文加載器，這樣Spring在啟動(dòng)時(shí)就將線程上下文加載器取出來，用來加載Bean。Spring取線程上下文加載的代碼如下：

cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

在StandardContext的啟動(dòng)方法，會(huì)將當(dāng)前線程的上下文加載器設(shè)置為WebAppClassLoader。

啟動(dòng)方法結(jié)束時(shí)，會(huì)恢復(fù)線程的上下文加載器：

Thread.currentThread().setContextClassLoader(originalClassLoader);

這是為什么呢？

線程上下文加載器其實(shí)是線程的一個(gè)私有數(shù)據(jù)，跟線程綁定，這個(gè)線程完成啟動(dòng)Context組件后，會(huì)被回收到線程池，之后被用來做其他事情，為了不影響其他事情，需恢復(fù)之前的線程上下文加載器。
優(yōu)先加載web應(yīng)用的類，當(dāng)加載完了再改回原來的。

線程上下文的加載器就是指定子類加載器來加載具體的某個(gè)橋接類，比如JDBC的Driver的加載。

總結(jié)

Tomcat的Context組件為每個(gè)Web應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)WebAppClassLoader類加載器，由于不同類加載器實(shí)例加載的類是互相隔離的，因此達(dá)到了隔離Web應(yīng)用的目的，同時(shí)通過CommonClassLoader等父加載器來共享第三方JAR包。而共享的第三方JAR包怎么加載特定Web應(yīng)用的類呢？可以通過設(shè)置線程上下文加載器來解決。

多個(gè)應(yīng)用共享的Java類文件和JAR包，分別放在Web容器指定的共享目錄：

CommonClassLoader
對(duì)應(yīng) <Tomcat>/common/*

CatalinaClassLoader
對(duì)應(yīng) <Tomcat >/server/*

SharedClassLoader
對(duì)應(yīng) <Tomcat >/shared/*

WebAppClassloader
對(duì)應(yīng) <Tomcat >/webapps/<app>/WEB-INF/*

可以在Tomcat conf目錄下的Catalina.properties文件里配置各種類加載器的加載路徑。

當(dāng)出現(xiàn)ClassNotFound錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)該檢查你的類加載器是否正確。
線程上下文加載器不僅僅可以用在Tomcat和Spring類加載的場景里，核心框架類需要加載具體實(shí)現(xiàn)類時(shí)都可以用到它，比如我們熟悉的JDBC就是通過上下文類加載器來加載不同的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)的。

到此這篇關(guān)于Tomcat打破雙親委派機(jī)制實(shí)現(xiàn)隔離Web應(yīng)用的方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Tomcat 隔離Web應(yīng)用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！