图解JVM和Tomcat类加载机制

说到本篇的tomcat类加载机制，不得不说翻译学习tomcat的初衷。

　　之前实习的时候学习javaMelody的源码，但是它是一个Maven的项目，与我们自己的web项目整合后无法直接断点调试。后来同事指导，说是直接把java类复制到src下就可以了。很纳闷....为什么会优先加载src下的java文件（编译出的class），而不是jar包中的class呢？

　　现在了解tomcat的类加载机制，原来一切是这么的简单。

类加载

　　在JVM中并不是一次性把所有的文件都加载到，而是一步一步的，按照需要来加载。

　　比如JVM启动时，会通过不同的类加载器加载不同的类。当用户在自己的代码中，需要某些额外的类时，再通过加载机制加载到JVM中，并且存放一段时间，便于频繁使用。

　　因此使用哪种类加载器、在什么位置加载类都是JVM中重要的知识。

JVM类加载

　　JVM类加载采用父类委托机制，如下图所示：

　　JVM中包括集中类加载器：

　　1 BootStrapClassLoader 引导类加载器

　　2 ExtClassLoader 扩展类加载器

　　3 AppClassLoader 应用类加载器

　　4 CustomClassLoader 用户自定义类加载器

　　他们的区别上面也都有说明。需要注意的是，不同的类加载器加载的类是不同的，因此如果用户加载器1加载的某个类，其他用户并不能够使用。

　　当JVM运行过程中，用户需要加载某些类时，会按照下面的步骤（父类委托机制）：

　　1 用户自己的类加载器，把加载请求传给父加载器，父加载器再传给其父加载器，一直到加载器树的顶层。

　　2 最顶层的类加载器首先针对其特定的位置加载，如果加载不到就转交给子类。

　　3 如果一直到底层的类加载都没有加载到，那么就会抛出异常ClassNotFoundException。

　　因此，按照这个过程可以想到，如果同样在CLASSPATH指定的目录中和自己工作目录中存放相同的class，会优先加载CLASSPATH目录中的文件。

Tomcat类加载

　　在tomcat中类的加载稍有不同，如下图：

　　当tomcat启动时，会创建几种类加载器：

　　1 Bootstrap 引导类加载器

　　加载JVM启动所需的类，以及标准扩展类（位于jre/lib/ext下）

　　2 System 系统类加载器

　　加载tomcat启动的类，比如bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下。

　　3 Common 通用类加载器

　　加载tomcat使用以及应用通用的一些类，位于CATALINA_HOME/lib下，比如servlet-api.jar

　　4 webapp 应用类加载器

　　每个应用在部署后，都会创建一个唯一的类加载器。该类加载器会加载位于 WEB-INF/lib下的jar文件中的class 和 WEB-INF/classes下的class文件。

　　当应用需要到某个类时，则会按照下面的顺序进行类加载：

　　1 使用bootstrap引导类加载器加载

　　2 使用system系统类加载器加载

　　3 使用应用类加载器在WEB-INF/classes中加载

　　4 使用应用类加载器在WEB-INF/lib中加载

　　5 使用common类加载器在CATALINA_HOME/lib中加载

问题扩展

　　通过对上面tomcat类加载机制的理解，就不难明白为什么java文件放在Eclipse中的src文件夹下会优先jar包中的class?

　　这是因为Eclipse中的src文件夹中的文件java以及webContent中的JSP都会在tomcat启动时，被编译成class文件放在 WEB-INF/class 中。

　　而Eclipse外部引用的jar包，则相当于放在 WEB-INF/lib 中。

　　因此肯定是 java文件或者JSP文件编译出的class优先加载。

　　通过这样，我们就可以简单的把java文件放置在src文件夹中，通过对该java文件的修改以及调试，便于学习拥有源码java文件、却没有打包成xxx-source的jar包。

　　另外呢，开发者也会因为粗心而犯下面的错误。

　　在 CATALINA_HOME/lib 以及 WEB-INF/lib 中放置了不同版本的jar包，此时就会导致某些情况下报加载不到类的错误。

　　还有如果多个应用使用同一jar包文件，当放置了多份，就可能导致多个应用间出现类加载不到的错误。

参考

【1】Tomcat Class Loader：http://tomcat.apache.org/tomcat-6.0-doc/class-loader-howto.html

【2】Tomcat 类加载机制：http://blog.csdn.net/dc_726/article/details/11873343