一篇文章讲透Tomcat的类加载机制

那么让我们来详细讲解一下Tomcat的类加载机制。

什么是类加载机制？

类加载机制是Java技术的核心之一，它是Java虚拟机把类的字节码数据从不同的数据源加载到内存中，并将其转换为可以执行的Java类的过程。在Tomcat中，类加载机制是极其重要的，因为它需要在运行时动态加载类。

Tomcat的类加载器

Tomcat采用了一个特殊的类加载器体系，其中每个Web应用程序都有其自己的类加载器实例。这些加载器按照以下顺序加载类：

1. BootstrapClassLoader （启动类加载器）：它负责加载JRE核心类库文件，比如rt.jar、charsets.jar等。

2. SystemClassLoader （系统类加载器）：它负责加载Java虚拟机命令中指定的路径中的类文件。

3. CommonClassLoader （公共类加载器）：它加载Tomcat公共目录下的类，是所有Web应用公共的类库。

4. WebAppClassLoader （Web应用程序类加载器）：它负责为Web应用程序加载类文件和JAR文件。

Tomcat类加载器的工作流程

以下是Tomcat类加载器的基本工作流程：

1. 当Tomcat启动一个新的Web应用程序时，它会创建一个WebAppClassLoader对象，这个对象是Web应用程序自己的类加载器。

2. 当Web应用程序中需要加载类时，WebAppClassLoader首先查询它自己的缓存，如果找到了相应的类，则直接返回，否则继续执行步骤3。

3. WebAppClassLoader将请求的类名传递给它的父类加载器，如果父类加载器可以加载请求的类，则父类加载器返回一个Class对象给WebAppClassLoader，否则继续执行步骤4。

4. WebAppClassLoader在自己的本地存储介质中查找请求的类文件，并将它加载到内存中，并返回一个Class对象给请求的Web应用程序。

示例1

我们可以创建一个简单的Web应用程序来演示Tomcat的类加载器。首先，我们需要在Tomcat的“webapps”目录下创建一个新的目录，“mywebapp”。

然后，我们在“mywebapp”目录下创建一个新的Java类，“HelloServlet”，代码如下所示：

public class HelloServlet extends HttpServlet {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("Hello World!");
        out.close();
    }
}

接下来，我们需要编写一个Servlet映射到这个类，并将Web应用程序部署到Tomcat服务器中。完成后，我们可以在Web浏览器中访问“http://localhost:8080/mywebapp/HelloServlet”，应该会显示一个简单的“Hello World!”消息。

通过这个例子，我们可以理解Web应用程序的类是如何动态加载的。

示例2

现在，我们来看一个更高级的示例，它向我们展示了如何使用Tomcat的类加载机制中的不同类加载器。

我们在Tomcat的“shared”目录下创建一个新的目录，例如“my-common-libs”。然后，我们将“my-common-libs”目录中的JAR文件添加到Tomcat的公共类路径中，使其可以由CommonClassLoader加载。

接下来，我们创建一个新的Web应用程序，“mywebapp2”。我们在这个应用程序中包含一个名为“mymodule”的JAR文件，它包含一个类“com.example.MyClass”，这个类被用来打印一个简单的消息。

我们在Web应用程序中创建一个访问MyClass的Servlet，但是我们不使用Web应用程序的类加载器去加载MyClass，而是使用CommonClassLoader加载MyClass。

我们可以通过以下代码实现：

public class HelloServlet extends HttpServlet {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
        PrintWriter out = response.getWriter();

        try {
            ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        Class<?> myClass = cl.loadClass("com.example.MyClass");
            myClass.getMethod("printMessage").invoke(null);
        } catch (ClassNotFoundException | IllegalAccessException | IllegalArgumentException
                | InvocationTargetException | NoSuchMethodException | SecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        out.close();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个ClassLoader对象，然后使用它的loadClass方法加载名为“com.example.MyClass”的类。然后，我们调用这个类的静态方法来打印一个简单的消息。

通过这些例子，我们应该可以更好地理解Tomcat的类加载机制了。