Tomcat是一個經典的web server，學習tomcat的源碼對於我們是有很大的幫助的。前一段時間了解了tomcat的工作的大致流程，對我的新工作有了很大的幫助。剛學習了ClassLoader（學習classloader的初衷源於公司產品的一個bug），也將我對classloaderp寫成了一篇博客。為了對ClassLoader有更多的理解，現在就來看看Tomcat 6 的ClassLoader設計。
之前通過對tomcat的啟動過程、tomcat處理request的過程進行簡單的了解，了解tomcat的各個組件及其功能。在這兩個過程中，都有ClassLoader的影子，所以今天依舊從這兩個方面入手，來了解Tomcat 如何使用ClassLoader。
StandardClassLoader
Bootstrap.main()方法簡單點說就是執行4個方法：init , setAwait, load, start。
init
public void init() throws Exception { // Set Catalina path setCatalinaHome(); setCatalinaBase(); initClassLoaders(); Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader); SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader); // Load our startup class and call its process() method if (log.isDebugEnabled()) log.debug("Loading startup class"); Class startupClass = catalinaLoader.loadClass ("org.apache.catalina.startup.Catalina"); Object startupInstance = startupClass.newInstance(); // Set the shared extensions class loader if (log.isDebugEnabled()) log.debug("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); catalinaDaemon = startupInstance; }
在init方法中調用首先initClassLoader方法來初始化Tomcat的ClassLoader模塊，然后是使用剛自定義類加載器加載catalinaLoader 來加載org.apache.catalina.startup.Catalina 類。接下來是調用Catalina中的setParentClassLoader方法。
那就看看initClassLoader中將Tomcat的ClassLoader模塊初始化成什么樣子的：
private void initClassLoaders() { try { commonLoader = createClassLoader("common", null); if( commonLoader == null ) { // no config file, default to this loader - we might be in a 'single' env. commonLoader=this.getClass().getClassLoader(); } catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader); sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader); } catch (Throwable t) { log.error("Class loader creation threw exception", t); System.exit(1); } }
這里其實就是創建了3個ClassLoader，分別是commonLoader, catalinaLoader, sharedLoader。而其實它們之間是有這某種關系的：
private ClassLoader createClassLoader(String name, ClassLoader parent) throws Exception { String value = CatalinaProperties.getProperty(name + ".loader"); if ((value == null) || (value.equals(""))) return parent; // some statement ClassLoader classLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader (locations, types, parent); // some statement }
也就是說啟動過程初始化后的ClassLoader模型為：
其中頂部的3個classLoader對象都由JDK提供的。commonLoader, catalinaLoader, sharedLoader它們三個有一個共同的名字：StandardClassLoader。
bootstrapClassLoader是加載java_home/jre/lib目錄下的個別jar包（不是全部）
extClassLoader是加載java_home/jre/lib/ext目錄下的jar包
AppClassLoader是加載classpath中指定的jar包
在catalina.properties文件中則指出了這3個ClassLoader默認的加載路徑。
common.loader=${catalina.home}/lib,${catalina.home}/lib/*.jar
server.loader=
shared.loader=
這個文件是在jar包中的，在使用tomcat時是不可以修改的。如果想要修改默認的加載路徑，該怎么辦呢？可以在catalina.config配置
想要了解是什么原因，可以參考CatalinaProperties類的實現。
上面說了Bootstrap的main方法中其實就是調用了4個方法init，setAwait, start, load，除了init外，另外3個方法其實就是調用Catalina對象的對應的setAwait，start, load方法。
從init方法的實現中，可以知道，在Bootstrap類中，除了Catalina類是由catalinaClassLoader加載的之外，其余的類都是JDK提供的ClassLoader加載的。也就是說根據上節學習的內容，Catalina類在當前類Bootstrap類中是不能直接調用的。然而這里又要調用Catalina中的方法，我在上節的測試中，采取的是另外啟動一個線程來解決的。今天就來看看Tomcat中如何解決這樣的應用場景的：
1）init中調用Catalina的setParentClassLoader方法
Object startupInstance = startupClass.newInstance(); // Set the shared extensions class loader if (log.isDebugEnabled()) log.debug("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);
2) setAwait中調用catalina的setAwait方法
public void setAwait(boolean await) throws Exception { Class paramTypes[] = new Class[1]; paramTypes[0] = Boolean.TYPE; Object paramValues[] = new Object[1]; paramValues[0] = new Boolean(await); Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("setAwait", paramTypes); method.invoke(catalinaDaemon, paramValues); }
3）start調用catalina的start方法
public void start() throws Exception { if( catalinaDaemon==null ) init(); Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null); method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null); }
4）load調用catalina的load方法
private void load(String[] arguments) throws Exception { // Call the load() method String methodName = "load"; Object param[]; Class paramTypes[]; if (arguments==null || arguments.length==0) { paramTypes = null; param = null; } else { paramTypes = new Class[1]; paramTypes[0] = arguments.getClass(); param = new Object[1]; param[0] = arguments; } Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod(methodName, paramTypes); if (log.isDebugEnabled()) log.debug("Calling startup class " + method); method.invoke(catalinaDaemon, param); }
它們都是使用反射來處理。
現在看來,要解決由不同classLoader加載器加載的類之前的方法調用，就有2種處理方案了：
方案一：另啟動一個線程
方案二：使用反射。
Catalina是由catalinaClassLoader加載的，Tomcat啟動過程會將Tomcat的相關組件加載並初始化，而這些過程的入口都在Catalina中。所以呢Tomcat中絕在部分組件應當都是由catalinaClassLoader加載的。這句話說的可能有些滿，不過呢，我這么說也是有原因的：
在init方法中有這么一個過程：SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
下面來看看這個過程的真面目：
public static void securityClassLoad(ClassLoader loader) throws Exception { if( System.getSecurityManager() == null ){ return; } loadCorePackage(loader); loadLoaderPackage(loader); loadServletsPackage(loader); loadSessionPackage(loader); loadUtilPackage(loader); loadJavaxPackage(loader); loadCoyotePackage(loader); loadHttp11Package(loader); loadTomcatPackage(loader); } private final static void loadCorePackage(ClassLoader loader) throws Exception { String basePackage = "org.apache.catalina."; loader.loadClass (basePackage + "core.ApplicationContextFacade$1"); loader.loadClass (basePackage + "core.ApplicationDispatcher$PrivilegedForward"); loader.loadClass (basePackage + "core.ApplicationDispatcher$PrivilegedInclude"); loader.loadClass (basePackage + "core.ContainerBase$PrivilegedAddChild"); loader.loadClass (basePackage + "core.StandardWrapper$1"); loader.loadClass (basePackage + "core.ApplicationHttpRequest$AttributeNamesEnumerator"); }
securityClassLoad(ClassLoader loader)采用了門面(facade)模式來加載各個類。這里只列出了loadCorePackage的實現。其它方法的實現與這個是完全一樣的。所以上面 我才說Tomcat中絕在部分組件應當都是由catalinaClassLoader加載的。
同時根據這個方法，也可以看出，要加載內部類，要用外部類與內部類類名之間加上$ 。
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WebappClassLoader
上面說的其實就是Tomcat中的StandardClassLoader，Tomcat中還有一種WebappClassLoader。根據名字就可以看出來，這個ClassLoader是用於加載各個Web Application而設計的。Tomcat的各個組件中與Web Application有對應關系的，也就是StandardContext。為何這么說呢？我們在Web應用中使用的ServletConext（Java EE的標准API）在Tomcat中由ApplicationContext來實現，而ApplicationContext其實就是StandardContext的委托。
這個Classloader是用於加載web應用程序中的類。這個類以后會有專門了解一下。