JDK中提供了3种不同的类加载器：启动类装载器，扩展类装载器和系统类装载器。引导类装载器，用于引导启动JAVA虚拟机，当执行一个JAVA程序时，就会启动引导类装载器，它是使用本地代码来实现的，会装载%JAVA_HOME%\\jre\lib\rt.jar，它是所有类装载器类的父装载器。扩展类装载器负责载入标准扩展目录中的类，其搜索路径是%JAVA_HOME%\jre\lib\ext,只需要将打包好的jar文件放入这个目录就可以了，给开发提供了很大的便利性。系统类装载器是默认的装载器，其搜索路径是classpath。
JVM到底使用的是哪一个类装载器，取决于类装载器的代理模式。每当需要装载一个类的时候，会首先调用系统类装载器，但是系统类装载器并不会立即装载，而是将其交给父装载器：扩展类装载器，扩展类装载器其将交给引导类装载器，引导类装载器没有父装载器，它会尝试装载这个类，如果找不到这个类，会交给扩展类装载器，如果扩展类装载器还是没有找到，会交给系统类装载器，如果系统类装载器还是没有找到这个类，则会抛出java.lang.ClassNotFoundException异常。代理模式主要是为了解决类装载的安全问题。例如：对于自定类的java.lang.Object类，永远得不到装载，除非，rt.jar中确实没有这个类。
tomcat也提供了几种不同的类装载器用于加载不同位置的jar包和class文件，特别是Context容器需要有一个单独的类装载器，因为不同应用可能有相同的类，如果用同一个类装载器去装载，就不知道该加载哪个应用里面的类了。这些类装载器之间的关系如下图所示：
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public void init() throws Exception{
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setCatalinaHome();
-
setCatalinaBase();
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initClassLoaders();
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Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
-
-
SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
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...
-
}
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private void initClassLoaders() {
-
try {
-
commonLoader = createClassLoader("common", null);
-
if( commonLoader == null ) {
-
-
commonLoader=this.getClass().getClassLoader();
-
}
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catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);
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sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);
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} catch (Throwable t) {
-
handleThrowable(t);
-
log.error("Class loader creation threw exception", t);
-
System.exit(1);
-
}
-
}
Common Class Loader
首先创建CommonLoader，是在createClassLoader方法中完成的，代码如下：
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private ClassLoader createClassLoader(String name, ClassLoader parent)throws Exception {
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String value = CatalinaProperties.getProperty(name + ".loader");
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if ((value == null) || (value.equals("")))
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return parent;
-
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value = replace(value);
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-
List<Repository> repositories = new ArrayList<Repository>();
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StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(value, ",");
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while (tokenizer.hasMoreElements()) {
-
String repository = tokenizer.nextToken().trim();
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if (repository.length() == 0) {
-
continue;
-
}
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try {
-
@SuppressWarnings("unused")
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URL url = new URL(repository);
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repositories.add(new Repository(repository, RepositoryType.URL));
-
continue;
-
} catch (MalformedURLException e) {
-
-
}
-
-
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if (repository.endsWith("*.jar")) {
-
repository = repository.substring(0, repository.length() - "*.jar".length());
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repositories.add(new Repository(repository, RepositoryType.GLOB));
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} else if (repository.endsWith(".jar")) {
-
repositories.add(new Repository(repository, RepositoryType.JAR));
-
} else {
-
repositories.add(new Repository(repository, RepositoryType.DIR));
-
}
-
}
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ClassLoader classLoader = ClassLoaderFactory.createClassLoader(repositories, parent);
-
...
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-
return classLoader;
-
}
(1)、从bootstrap.jar包可以找到catalina.properties文件：common.loader=${catalina.home}/lib,${catalina.home}/lib/*.jar，很明显这个类装载器搜索路径就是${catalina.home}/lib和${catalina.home}/lib/*.jar，之所以叫common class loader，是因为它加载每个应用要用到的公共jar包和class文件；
(2)、遍历values，将每个value封装成Repository，然后根据repository和parent创建这个classLoader,在这个方法中parent传入的是null值，代表这个类装载器的父装载器是系统类装载器,实际上返回的是StandardClassLoader类，StandardClassLoader类是URLClassLoader的子类，即将被废弃。之所以返回的是StandardClassLoader是在ClassLoaderFactory的createClassLoader方法中被包装了一层。
Catalina Class Loader
common class loader创建好之后，又创建了catalinaLoader，其搜索路径为空，以下是catalina.properties的配置项：
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common.loader=${catalina.base}/lib,${catalina.base}/lib/*.jar,${catalina.home}/lib,${catalina.home}/lib/*.jar
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server.loader=
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shared.loader=
common class loader是以common class loader为父装载器的，因此其搜索路径和common class loader一样。catalina class loader创建好后，在init方法中随即调用了Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);将其设置为当前线程的类装载器
Shared Class Loader
已不再使用，tomcat早期的版本在使用这个类装载器，负责装载应用中公用的类，后来这些公用的类被移到了{catalina.base}/lib目录下，这个装载器暂时未被使用
综上所述：tomcat在启动的时候初始化了三个类加载器，commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader.其中commonLoader是另外两个的父装载器，且为standardClassLoader类型，tomcat真正使用的是commonLoader，engine,host,connector等都是使用commonLoader装载的。
Webapp Class Loader
这个类装载器是tomcat自定义的类装载器，先来看看类图：
tomcat的一个service除了容器和连接器外还有很多组件，比如sessionManager,logger,loader等，这个类装载器是以组件的形式附着在每个容器上的，Engine和Host的这两个容器的loader组件为null,context里面是有值的，看看context的startInternal方法：
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protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
-
...
-
if (getLoader() == null) {
-
WebappLoader webappLoader = new WebappLoader(getParentClassLoader());
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webappLoader.setDelegate(getDelegate());
-
setLoader(webappLoader);
-
}
-
...
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ClassLoader oldCCL = bindThread();
-
try {
-
-
if (ok) {
-
-
-
if ((loader != null) && (loader instanceof Lifecycle))
-
((Lifecycle) loader).start();
-
-
-
-
-
-
unbindThread(oldCCL);
-
oldCCL = bindThread();
-
}
-
...
-
} finally {
-
-
unbindThread(oldCCL);
-
}
很明显，context在启动的时候创建了一个loader组件，webapploader正是loader的实现类，这个类并不是最终的类装载器，在这个类里面有一个webappclassloader类型的字段叫classloader,这个classloader的创建是在loader组件的start方法中完成的
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protected void startInternal() throws LifecycleException {
-
...
-
-
try {
-
classLoader = createClassLoader();
-
classLoader.setResources(container.getResources());
-
classLoader.setDelegate(this.delegate);
-
classLoader.setSearchExternalFirst(searchExternalFirst);
-
if (container instanceof StandardContext) {
-
classLoader.setAntiJARLocking(
-
((StandardContext) container).getAntiJARLocking());
-
classLoader.setClearReferencesStatic(
-
((StandardContext) container).getClearReferencesStatic());
-
classLoader.setClearReferencesStopThreads(
-
((StandardContext) container).getClearReferencesStopThreads());
-
classLoader.setClearReferencesStopTimerThreads(
-
((StandardContext) container).getClearReferencesStopTimerThreads());
-
classLoader.setClearReferencesHttpClientKeepAliveThread(
-
((StandardContext) container).getClearReferencesHttpClientKeepAliveThread());
-
}
-
-
for (int i = 0; i < repositories.length; i++) {
-
classLoader.addRepository(repositories[i]);
-
}
-
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setRepositories();
-
setClassPath();
-
-
setPermissions();
-
-
((Lifecycle) classLoader).start();
-
...
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} catch (Throwable t) {
-
...
-
}
-
...
-
}
(1)、在createClassLoader方法中通过反射实例化了org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader这个类，并调用了它的setParentClassLoader设置其父装载器为standardClassLoader
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private WebappClassLoader createClassLoader()
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throws Exception {
-
-
Class<?> clazz = Class.forName(loaderClass);
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WebappClassLoader classLoader = null;
-
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if (parentClassLoader == null) {
-
parentClassLoader = container.getParentClassLoader();
-
}
-
Class<?>[] argTypes = { ClassLoader.class };
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Object[] args = { parentClassLoader };
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Constructor<?> constr = clazz.getConstructor(argTypes);
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classLoader = (WebappClassLoader) constr.newInstance(args);
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return classLoader;
-
-
}
(2)、为webappclassloader添加仓库（仓库表示类装载器会在哪些路径搜索类）
将/WEB-INF/classes目录添加到仓库中，然后将/WEB-INF/lib目录下的jar包也添加到仓库中
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private void setRepositories() throws IOException {
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...
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String classesPath = "/WEB-INF/classes";
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-
...
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classLoader.addRepository(classesPath + "/", classRepository);
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String libPath = "/WEB-INF/lib";
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...
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NamingEnumeration<NameClassPair> enumeration = libDir.list("");
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while (enumeration.hasMoreElements()) {
-
NameClassPair ncPair = enumeration.nextElement();
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String filename = libPath + "/" + ncPair.getName();
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if (!filename.endsWith(".jar"))
-
continue;
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...
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try {
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JarFile jarFile = new JarFile(destFile);
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classLoader.addJar(filename, jarFile, destFile);
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} catch (Exception ex) {
-
...
-
}
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...
-
}
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}
(3)、为类装载器设置权限，这里Globals.IS_SECURITY_ENABLED值为false，表示安全机制未打开，直接返回
(4)、启动这个loader
Webappclassloader设计的过程中考虑了优化和安全两方面。例如，它会缓存之前已经载入的类以提高性能。此外，它还会缓存失败的类的名字，下次再次请求加载相同的类时直接抛出ClassNotFoundException异常。考虑到安全性，不允许载入指定的某些类，这些类在triggers数组中，目前有两个类：
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protected static final String[] triggers = {
-
"javax.servlet.Servlet", "javax.el.Expression"
-
};
WebappClassLoader装载类
loadClass是在其loadClass方法中完成的，下面详细分析这个方法：
整个思路是：先到缓存中获取，如果缓存中有直接返回，否则根据delegateLoad采取不同的加载方式。如果未启用这个标志：先本地仓库加载再父装载器或者系统类装载器装载；如果启用了这个标志：直接由父装载器或者系统类装载器装载。
类缓存
tomcat之所以采用自定义类装载器，除了不同应用之间有相同类不好解决之外，还有一个原因是可以缓存类以提高速度。每个由webappclassloader装载的类被视为资源，用ResourceEntry表示。加入缓存的代码是在loadclass方法中完成的，前面提到会搜索本地仓库，就是在这步调用了findClass方法完成了类的查找，并把找到的类封装成ResourceEntry，最后把这个resourceEntry放入resourceEntries中缓存起来。
