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【Tomcat】基础总结：类加载机制

news 2025/9/21 9:32:27

【Tomcat】基础总结：类加载机制

1、Tomcat中有哪些类加载器?
2、Tomcat的类加载机制是怎么样的？
- 2.1 为什么破坏双亲委派
- 2.2 如何避免重复加载

1、Tomcat中有哪些类加载器?

Tomcat的类加载机制是指Tomcat在运行时如何加载和管理Java类。Tomcat的类加载机制的实现并没有严格遵守双亲委派原则，而是采用了一种层次化的类加载器结构，这种结构旨在提供更好的隔离性和灵活性，以支持多个Web应用程序的部署和运行。

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默认情况下，Server类加载器和Shared类加载器是未定义的，需要通过在conf/catalina.properties中定义server.loader和/或shared.loader属性的值，才会是这个更复杂的层次结构。

Server类加载器只对Tomcat内部可见，对于Web应用程序完全不可见。

Shared类加载器对所有Web应用程序可见，可以用于在所有Web应用程序之间共享代码。但是，对这些共享代码进行更新将需要重新启动Tomcat。

所以，真正的需要一定有的，并且我们通常需要关注的就是下面这个层级关系：

在这里插入图片描述

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：负责加载JVM自身的核心类库（如java.lang、java.util等）和JVM相关的类。启动类加载器是JVM的一部分，负责加载JVM运行所需的基础类。主要加载JRE中的lib包及lib/ext包下的内容

系统类加载器（System Class Loader）：负载加载Tomcat内部的一些核心类库，这些类一般在$CATALINA_HOME/bin这个目录下，一般包含bootstarap.jar、tomcat-juli.jar以及common-daemon.jar等。

公共类加载器（Common Class Loader）：负责加载Tomcat的公共类和库，位于$CATALINA_HOME/lib目录下的JAR文件。这些类库是Tomcat启动时加载的，是整个Tomcat实例中共享的类。

Web应用程序类加载器（Webapp Class Loader）：每个Web应用程序都有一个独立的Web应用程序类加载器，负责加载该Web应用程序的类和资源。它从 $CATALINA_HOME/webapps/<webapp_name>/WEB-INF/classes目录和$ CATALINA_HOME/webapps/<webapp_name>/WEB-INF/lib目录加载类和JAR文件。

2、Tomcat的类加载机制是怎么样的？

Tomcat的类加载机制，在默认情况下，是先把当前要加载的类委托给BootstrapClassLoader尝试加载，为了避免JRE中的核心类被我们应用自己的类给覆盖（如String等），Bootstrap如果无法加载，那么就由WebAppClassLoader尝试加载，如果无法加载，那么再委托通过双亲委派的方式向上委派给Common、System等类加载进行加载，即顺序为：Bootstrap->WebApp->System->Common

上面的是默认情况，tomcat中有一个配置delegate，他的默认值是false，如果设置成true了，那么他就会严格遵守双亲委派，按照Bootstrap->System->Common->WebApp的顺序进行加载。

public Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {//加锁，防止并发synchronized (JreCompat.isGraalAvailable() ? this : getClassLoadingLock(name)) {if (log.isDebugEnabled()) {log.debug("loadClass(" + name + ", " + resolve + ")");}Class<?> clazz = null;// ...// 检查本地缓存是否已加载该类，如果是，则直接返回缓存中的 Class 对象。clazz = findLoadedClass0(name);if (clazz != null) {if (log.isDebugEnabled()) {log.debug("  Returning class from cache");}if (resolve) {resolveClass(clazz);}return clazz;}// 检查另一个类加载缓存，如果是GraalVM环境，直接返回缓存中的 Class 对象。clazz = JreCompat.isGraalAvailable() ? null : findLoadedClass(name);if (clazz != null) {if (log.isDebugEnabled()) {log.debug("  Returning class from cache");}if (resolve) {resolveClass(clazz);}return clazz;}/** 尝试使用Bootstrap类加载器加载类，以防止Web应用程序覆盖Java SE类。如果加载成功，则返回加载的 Class 对象。*/String resourceName = binaryNameToPath(name, false);ClassLoader javaseLoader = getJavaseClassLoader();boolean tryLoadingFromJavaseLoader;try {URL url = javaseLoader.getResource(resourceName);tryLoadingFromJavaseLoader = url != null;} catch (Throwable t) {ExceptionUtils.handleThrowable(t);tryLoadingFromJavaseLoader = true;}if (tryLoadingFromJavaseLoader) {try {clazz = javaseLoader.loadClass(name);if (clazz != null) {if (resolve) {resolveClass(clazz);}return clazz;}} catch (ClassNotFoundException e) {// Ignore}}boolean delegateLoad = delegate || filter(name, true);// 根据 delegate 属性和其他条件判断是否应该委派加载给父类加载器。// 如果需要委派，则直接先进行委派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}}// 自己尝试加载// 能走到这里，肯定是BootStrap没加载到，之后还有两种情况：// 1、如果delegate为ture的话，说明上层类加载器也没记载到。// 2、如果delegate为false，那么就还没有进行过委派，先在这里尝试自己加载。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}// 如果delegate为false,说明还没有做过委派，那么委派给父类加载器加载类。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);
}

整个代码的过程就是：

加锁：方法使用同步块确保线程安全
检查已加载类缓存：首先，通过调用 findLoadedClass0 方法检查本地缓存是否已加载该类，如果是，则直接返回缓存中的 Class 对象。
检查已加载类缓存（GraalVM 兼容性处理）：通过调用 findLoadedClass 方法检查另一个类加载缓存，如果是GraalVM环境，直接返回缓存中的 Class 对象。
尝试使用Bootstrap类加载器加载：尝试使用Bootstrap类加载器加载类，以防止Web应用程序覆盖Java SE类。如果加载成功，则返回加载的 Class 对象。
决定是否委派加载：根据 delegate 属性和其他条件判断是否应该委派加载给父类加载器。
委派给父类加载器：如果需要委派加载（delegate为true），尝试使用父类加载器加载类。
自己尝试加载：如果未指定需要委派（delegate为false），或者未从父类加载器中找到类，则调用 findClass 方法尝试自己进行类加载。
委派给父类加载器：如果未指定需要委派（delegate为false），且自己没加载到类，则尝试使用父类加载器加载类。