收回五一假期那顆破碎的心，繼續我的程序人生。
今天打算研究下ClassLoader在Tomcat中的工作。
以下文字來自http://hi.baidu.com/wuzejian/blog/item/678c21e92aa6483eb90e2d21.html
1 - Tomcat的類載入器的結構
Tomcat Server在啟動的時候將構造一個ClassLoader樹，以保證模塊的類庫是私有的
Tomcat Server的ClassLoader結構如下：
其中：
- Bootstrap - 載入JVM自帶的類和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar
- System - 載入$CLASSPATH/*.class
- Common - 載入$CATALINA_HOME/common/...，它們對TOMCAT和所有的WEB APP都可見
- Catalina - 載入$CATALINA_HOME/server/...，它們僅對TOMCAT可見，對所有的WEB APP都不可見
- Shared - 載入$CATALINA_HOME/shared/...，它們僅對所有WEB APP可見，對TOMCAT不可見（也不必見）
- WebApp? - 載入ContextBase?/WEB-INF/...，它們僅對該WEB APP可見
2 - ClassLoader的工作原理
每個運行中的線程都有一個成員contextClassLoader，用來在運行時動態地載入其它類
系統默認的contextClassLoader是systemClassLoader，所以一般而言java程序在執行時可以使用JVM自帶的類、$JAVA_HOME/jre/lib/ext/中的類和$CLASSPATH/中的類
可以使用Thread.currentThread().setContextClassLoader(...);更改當前線程的contextClassLoader，來改變其載入類的行為
ClassLoader被組織成樹形，一般的工作原理是：
1) 線程需要用到某個類，于是contextClassLoader被請求來載入該類
2) contextClassLoader請求它的父ClassLoader來完成該載入請求
3) 如果父ClassLoader無法載入類，則contextClassLoader試圖自己來載入
注意：WebApp?ClassLoader的工作原理和上述有少許不同：
它先試圖自己載入類（在ContextBase?/WEB-INF/...中載入類），如果無法載入，再請求父ClassLoader完成
由此可得：
- 對于WEB APP線程，它的contextClassLoader是WebApp?ClassLoader
- 對于Tomcat Server線程，它的contextClassLoader是CatalinaClassLoader
3 - 部分原代碼分析
3.1 - org/apache/catalina/startup/Bootstrap.java
Tomcat Server線程的起點
構造ClassLoader樹，并設置Tomcat Server線程的contextClassLoader為catalinaloader
載入若干類，然后轉入org.apache.catalina.startup.Catalina類中
---------------------------------------
package org.apache.catalina.startup;
// JDK類庫
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.ArrayList;
// apache自己的類庫
import org.apache.catalina.loader.Extension;
import org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader;
/** *//**
* Boostrap loader for Catalina. This application constructs a class loader
* for use in loading the Catalina internal classes (by accumulating all of the
* JAR files found in the "server" directory under "catalina.home"), and
* starts the regular execution of the container. The purpose of this
* roundabout approach is to keep the Catalina internal classes (and any
* other classes they depend on, such as an XML parser) out of the system
* class path and therefore not visible to application level classes.
*
* @author Craig R. McClanahan
* @version $Revision: 1.36 $ $Date: 2002/04/01 19:51:31 $
*/
/** *//**
* 該類的main方法的主要任務： --------------------------
*
* 1，創建TOMCAT自己的類載入器(ClassLoader) +---------------------------+ | Bootstrap | | | | |
* System | | | | | Common | | / \ | | Catalina Shared |
* +---------------------------+ 其中： - Bootstrap -
* 載入JVM自帶的類和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar - System - 載入$CLASSPATH/*.class -
* Common - 載入$CATALINA_HOME/common/
，它們對TOMCAT和所有的WEB APP都可見 - Catalina -
* 載入$CATALINA_HOME/server/，它們僅對TOMCAT可見，對所有的WEB APP都不可見 - Shared -
* 載入$CATALINA_HOME/shared/，它們僅對所有WEB APP可見，對TOMCAT不可見（也不必見）
* 注意：當一個ClassLoader被請求載入一個類時，它首先請求其父ClassLoader完成載入，
* 僅當其父ClassLoader無法載入該類時，才試圖自己載入該類 2，改變本身線程的默認ClassLoader（本線程就是Tomcat
* Server線程，類載入器是catalinaLoader）
* 3，讓catalinaLoader載入一些類，類的位置在$CATALINA_HOME/server/lib/catalina.jar中
* 4，創建org.apache.catalina.startup.Catalina類的一個實例startupInstance，并為其調用方法：
* startupInstance.setParentClassLoader(sharedLoader);
* startupInstance.process(args);
*
*
* 有關ClassLoader的說明： -----------------------
*
* 每個被DEPLOY的WEB APP都會被創建一個ClassLoader，用來載入該WEB APP自己的類
* 這些類的位置是webappX/WEB-INF/classes/*.class和webappX/WEB-INF/lib/*.jar
*
* ClassLoader的工作流程是： 1) 收到一個載入類的的請求 2) 請求其父ClassLoader來完成該類的載入 3)
* 如果父ClassLoader無法載入，則自己試圖完成該類的載入
*
* 特別注意WEB APP自己的ClassLoader的實現與眾不同： 它先試圖從WEB APP自己的目錄里載入，如果失敗則請求父ClassLoader的代理
* 這樣可以讓不同的WEB APP之間的類載入互不干擾
*
* WEB APP的ClassLoader的層次結構是： +----------------------------+ | Shared | | / \
* | | Webapp1 Webapp2 | +----------------------------+ 故對于一個WEB
* APP，其類載入的優先順序如下： - /WEB-INF/classes/*.class 和 /WEB-INF/lib/*.jar - Bootstrap
* classes of JVM - System class loader classes - $CATALINA_HOME/common/ -
* $CATALINA_HOME/shared/
*
*
* 小結： ------
*
* 綜上分析 - Tomcat Server線程使用的classLoader是Catalina - 每個WEB
* APP線程使用的classloader是Webapp?
*
*/
public final class Bootstrap {
/** *//**
* DEBUG級別
*/
private static int debug = 0;
/** *//**
* 腳本執行該程序時，提供以下的系統屬性： java.endorsed.dirs="$JAVA_ENDORSED_DIRS" -classpath
* "$CLASSPATH" \ java.security.manager \
* java.security.policy=="$CATALINA_BASE"/conf/catalina.policy \
* catalina.base="$CATALINA_BASE" \ catalina.home="$CATALINA_HOME" \
* java.io.tmpdir="$CATALINA_TMPDIR" \
*
* @param args
* Command line arguments to be processed
*/
public static void main(String args[]) {
// 設置debug
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
if ("-debug".equals(args[i]))
debug = 1;
}
// 設置好系統屬性catalina.base，即保證其有值
if (System.getProperty("catalina.base") == null)
System.setProperty("catalina.base", getCatalinaHome());
// 創建三個ClassLoader
// 這三個對象是通過ClassLoaderFactory的靜態方法創建的
// 其實際類型是StandardClassLoader，完成tomcat自定義的類載入
// 這些類對非tomcat及其上的webapp的其它java程序不可見，故用自己的Classloader載入
ClassLoader commonLoader = null;
ClassLoader catalinaLoader = null;
ClassLoader sharedLoader = null;
try {
File unpacked[] = new File[1];
File packed[] = new File[1];
File packed2[] = new File[2];
ClassLoaderFactory.setDebug(debug);
// $CATALINA_HOME/common/classes/*.class - 未壓縮的類
// $CATALINA_HOME/common/endorsed/*.jar - 壓縮的類（endorse：支持）
// $CATALINA_HOME/common/lib/*.jar - 壓縮的類
// 這些類是被tomcat server以及所有的webapp所共享的類，由commonLoader負責載入
unpacked[0] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "classes");
packed2[0] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "endorsed");
packed2[1] = new File(getCatalinaHome(), "common" + File.separator
+ "lib");
commonLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed2, null);
// $CATALINA_HOME/server/classes/*.class
// $CATALINA_HOME/server/lib/*.jar
// 這些類是僅被tomcat server使用而對webapp不可見的類，由catalinaLoader負責載入
unpacked[0] = new File(getCatalinaHome(), "server" + File.separator
+ "classes");
packed[0] = new File(getCatalinaHome(), "server" + File.separator
+ "lib");
catalinaLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed, commonLoader);
// $CATALINA_BASE/shared/classes/*.class
// $CATALINA_BASE/shared/lib/*.jar
// 這些類是僅被tomcat的webapp使用的類，由sharedLoader負責載入
unpacked[0] = new File(getCatalinaBase(), "shared" + File.separator
+ "classes");
packed[0] = new File(getCatalinaBase(), "shared" + File.separator
+ "lib");
sharedLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(unpacked,
packed, commonLoader);
// 注意三個自己定置的ClassLoader的層次關系：
// systemClassLoader (root)
// +--- commonLoader
// +--- catalinaLoader
// +--- sharedLoader
} catch (Throwable t) {
log("Class loader creation threw exception", t);
System.exit(1);
}
// 為當前的線程更改其contextClassLoader
// 一般的線程默認的contextClassLoader是系統的ClassLoader（所有其它自定義ClassLoader的父親）
// 當該線程需要載入類時，將使用自己的contextClassLoader來尋找并載入類
// 更改contextClassLoader可以更改該線程的尋找和載入類的行為，但不影響到其它線程
// 注意！Tomcat Server線程使用的是catalinaLoader
Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
// Load our startup class and call its process() method
try {
// 預載入catalinalLoader的一些類
SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
// 獲得tomcat的啟動類：org.apache.catalina.startup.Catalina，并創建該類的一個實例
if (debug >= 1)
log("Loading startup class");
Class startupClass = catalinaLoader
.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.newInstance();
// 設置startupInstance的父ClassLoader，相當于執行：
// Catalina startupInstance = new Catailina();
// startupInstance.setParentClassLoader(sharedLoader);
// 詳情參考類org.apache.catalina.startup.Catalina
if (debug >= 1)
log("Setting startup class properties");
String methodName = "setParentClassLoader";
Class paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
Method method = startupInstance.getClass().getMethod(methodName,
paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
// 使用main方法獲得的參數args來執行process方法，相當于：
// startupInstance.process(args);
// 詳情參考類org.apache.catalina.startup.Catalina
if (debug >= 1)
log("Calling startup class process() method");
methodName = "process";
paramTypes = new Class[1];
paramTypes[0] = args.getClass();
paramValues = new Object[1];
paramValues[0] = args;
method = startupInstance.getClass().getMethod(methodName,
paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
} catch (Exception e) {
System.out.println("Exception during startup processing");
e.printStackTrace(System.out);
System.exit(2);
}
}
/** *//**
* 返回$CATALINA_HOME變量。如果該變量沒有定義，則將之賦值為用戶的當前工作目錄。
*/
private static String getCatalinaHome() {
return System.getProperty("catalina.home", System
.getProperty("user.dir"));
}
/** *//**
* 返回$CATALINA_BASE變量。如果該變量沒有定義，則將之賦值為$CATALINA_HOME。
*/
private static String getCatalinaBase() {
return System.getProperty("catalina.base", getCatalinaHome());
}
/** *//**
* 輸出LOG信息。
*/
private static void log(String message) {
System.out.print("Bootstrap: ");
System.out.println(message);
}
/** *//**
* 輸出由異常引起的LOG信息。
*/
private static void log(String message, Throwable exception) {
log(message);
exception.printStackTrace(System.out);
}
}
--------------------------------------------------------
+-----------------------------+
| Bootstrap |
| | |
| System |
| | |
| Common |
| / \ |
| Catalina Shared |
| / \ |
| WebApp1 WebApp2 |
+-----------------------------+
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