Tomcat如何打破双亲委派机制实现隔离Web应用的?(上)

简介: Tomcat如何打破双亲委派机制实现隔离Web应用的?

Tomcat通过自定义类加载器WebAppClassLoader打破双亲委派,即重写了JVM的类加载器ClassLoader的findClass方法和loadClass方法,以优先加载Web应用目录下的类。


Tomcat负责加载我们的Servlet类、加载Servlet所依赖的JAR包。Tomcat本身也是个Java程序,因此它需要加载自己的类和依赖的JAR包。


若在Tomcat运行两个Web应用程序,它们有功能不同的同名Servlet,Tomcat需同时加载和管理这两个同名的Servlet类,保证它们不会冲突。所以Web应用之间的类需要隔离


若两个Web应用都依赖同一三方jar,比如Spring,则Spring jar被加载到内存后,Tomcat要保证这两个Web应用能共享之,即Spring jar只被加载一次,否则随着三方jar增多,JVM的内存会占用过大。

所以,和 JVM 一样,需要隔离Tomcat本身的类和Web应用的类。


Tomcat类加载器的层次结构

  • Tomcat的类加载器层次结构
  • image.png


前三个是加载器实例名,不是类名。

image.png


WebAppClassLoader


若使用JVM默认的AppClassLoader加载Web应用,AppClassLoader只能加载一个Servlet类,在加载第二个同名Servlet类时,AppClassLoader会返回第一个Servlet类的Class实例。

因为在AppClassLoader眼里,同名Servlet类只能被加载一次。


于是,Tomcat自定义了一个类加载器WebAppClassLoader, 并为每个Web应用创建一个WebAppClassLoader实例。


每个Web应用自己的Java类和依赖的JAR包,分别放在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录下,都是WebAppClassLoader加载的。


Context容器组件对应一个Web应用,因此,每个Context容器创建和维护一个WebAppClassLoader加载器实例。

不同加载器实例加载的类被认为是不同的类,即使类名相同。这就相当于在JVM内部创建相互隔离的Java类空间,每个Web应用都有自己的类空间,Web应用之间通过各自的类加载器互相隔离。



SharedClassLoader

两个Web应用之间怎么共享库类,并且不能重复加载相同的类?


双亲委派机制的各子加载器都能通过父加载器去加载类,于是考虑把需共享的类放到父加载器的加载路径。


应用程序即是通过该方式共享JRE核心类。

Tomcat搞了个类加载器SharedClassLoader,作为WebAppClassLoader的父加载器,以加载Web应用之间共享的类。


若WebAppClassLoader未加载到某类,就委托父加载器SharedClassLoader去加载该类,SharedClassLoader会在指定目录下加载共享类,之后返回给WebAppClassLoader,即可解决共享问题。


CatalinaClassLoader


如何隔离Tomcat本身的类和Web应用的类?


兄弟关系:两个类加载器是平行的,它们可能拥有同一父加载器,但两个兄弟类加载器加载的类是隔离的。


于是,Tomcat搞了CatalinaClassLoader,专门加载Tomcat自身的类。


问题是,当Tomcat和各Web应用之间需要共享一些类时该怎么办?


CommonClassLoader


共享依旧靠父子关系。

再增加个CommonClassLoader,作为CatalinaClassLoader和SharedClassLoader的父加载器。


CommonClassLoader能加载的类都可被CatalinaClassLoader、SharedClassLoader 使用,而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader能加载的类则与对方相互隔离。WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。


Spring的加载问题


JVM默认情况下,若一个类由类加载器A加载,则该类的依赖类也由相同的类加载器加载。

比如Spring作为一个Bean工厂,它需要创建业务类的实例,并且在创建业务类实例之前需要加载这些类。Spring是通过调用Class.forName来加载业务类的,我们来看一下forName的源码:

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

会使用调用者,即Spring的加载器去加载业务类。


Web应用之间共享的jar可交给SharedClassLoader加载,以避免重复加载。Spring作为共享的三方jar,本身由SharedClassLoader加载,Spring又要去加载业务类,按照前面那条规则,加载Spring的类加载器也会用来加载业务类,但是业务类在Web应用目录下,不在SharedClassLoader的加载路径下,这该怎么办呢?


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