文章目录

类加载的本质
JVM 双亲委派机制
- BootstrapClassLoader（启动类加载器）
- ExtensionClassLoader
- AppClassLoader
Tomcat的类加载顺序
- Tomcat要解决什么问题？
- Tomcat违反了双亲委派机制？
- Tomcat加载机制小结
Tomcat 热加载JasperLoader
常见错误
- NoClassDefFoundError
- NoSuchMethodError
- ClassCastException

类加载的本质

ClassLoader是用来加载 Class 的。它负责将 Class 的字节码形式转换成内存形式的 Class 对象。

字节码可以来自于磁盘文件 *.class，也可以是 jar 包里的 *.class，也可以来自远程服务器提供的字节流，字节码的本质就是一个字节数组 []byte，它有特定的复杂的内部格式。

JVM 运行实例中会存在多个 ClassLoader，不同的 ClassLoader 会从不同的地方加载字节码文件。

它可以从不同的文件目录加载，也可以从不同的 jar 文件中加载，也可以从网络上不同的静态文件服务器来下载字节码再加载。

JVM 双亲委派机制

Java1.2之后引入双亲委派模式。

核心原理：如果其中一个类加载器收到了类加载的请求，它并不会自己去加载而是会将该请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在父类加载器，则进一步向上委托，如此递归，请求最终到达顶层的启动类加载器。

如果父类能加载，则直接返回，如果父类加载不了则交由子类加载，这就是双亲委派模式。

好处

向上委托给父类加载，父类加载不了再自己加载
避免重复加载，防止Java核心api被篡改

BootstrapClassLoader（启动类加载器）

负责加载 JVM 运行时核心类,加载System.getProperty("sun.boot.class.path")所指定的路径或jar

ExtensionClassLoader

负责加载 JVM 扩展类，比如 swing 系列、内置的 js 引擎、xml 解析器等等，这些库名通常以 javax 开头，它们的 jar 包位于 JAVAHOME/lib/rt.jar文件中.
加载System.getProperty("java.ext.dirs")所指定的路径或jar。

在使用Java运行程序时，也可以指定其搜索路径，例如：java -Djava.ext.dirs=d:\projects\testproj\classes HelloWorld。

AppClassLoader

AppClassLoader才是直接面向我们用户的加载器，它会加载 Classpath 环境变量里定义的路径中的 jar 包和目录。

我们自己编写的代码以及使用的第三方 jar 包通常都是由它来加载的。

加载System.getProperty("java.class.path")所指定的路径或jar。

在使用Java运行程序时，也可以加上-cp来覆盖原有的Classpath设置，例如： java -cp ./lavasoft/classes HelloWorld

Tomcat的类加载顺序

在Tomcat中，默认的行为是先尝试在Bootstrap和Extension中进行类型加载，如果加载不到则在WebappClassLoader中进行加载，如果还是找不到则在Common中进行查找 .

Common是公共的包， tomcat可以外挂很多个webapps (tomcat和app分开部署) ，优先以webapps下的为主。

tomcat7 —> 默认 WebappClassLoader 类加载器
tomcat 8 ---->默认 ParallelWebappClassLoader 类加载器

Tomcat要解决什么问题？

作为一个Web容器，Tomcat要解决什么问题， Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制能不能行？

我们知道Tomcat可以部署多个应用，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离 .

举个例子假设APP1 使用的是 Spring4 ， APP2 使用的是Spring5 , 毫无疑问 Spring4 和 Spring 5 肯定有类的全路径一样的类吧，如果使用双亲委派，父加载器加载谁？
部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享，比如jdk的核心jar包，否则，如果服务器有n个应用程序，那么要有n份相同的类库加载进虚拟机。
web容器自己依赖的类库 (tomcat lib目录下)，不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
web容器要支持jsp的修改， jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行， web容器需要支持 jsp 修改后不用重启 ,就是热加载的功能。

结合上面的4个问题，我们看下双亲委派能不能支持？

第一个问题，如果使用默认的类加载器机制，肯定是无法加载两个相同类库的不同版本的，如果使用双亲委派，让父加载器去加载，不管你是什么版本的，只要你的全限定类名一样，那肯定只有一份，APP 隔离无法满足

第二个问题，默认的类加载器是能够实现的，很好理解嘛，就是双亲委派的功能，保证唯一性。

第三个问题和第一个问题一样。

第四个问题，要怎么实现jsp文件的热加载呢？ jsp 文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢？可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器 .当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。源码详见： org.apache.jasper.servlet.JasperLoader

Tomcat违反了双亲委派机制？

也不尽然，核心的Java的加载还是遵从双亲委派。

Tomcat中各个web应用自己的类加载器(WebAppClassLoader)会优先加载，打破了双亲委派机制。加载不到时再交给commonClassLoader走双亲委托 .

原因有二

为了避免类冲突，每个 webapp 项目中各自使用的类库要有隔离机制
不同 webapp 项目支持共享某些类库

Tomcat加载机制小结

当tomcat启动时，会创建几种类加载器：

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）
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

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。

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

总之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 （JVM 的东西）

2 使用system系统类加载器加载 （tomcat的启动类Bootstrap包）

3 使用WebAppClassLoader 加载 WEB-INF/classes （应用自定义的class）

4 使用WebAppClassLoader 加载在WEB-INF/lib （应用的依赖包）

5 使用common类加载器在CATALINA_HOME/lib中加载 （tomcat的依赖包，公共的，被各个应用共享的）

Tomcat 热加载JasperLoader

原理：后台启动线程监听jsp文件变化，如果变化了找到该jsp对应的servlet类的加载器引用(gcroot)，重新生成新的JasperLoader加载器赋值给引用，然后加载新的jsp对应的servlet类，之前的那个加载器因为没有gcroot引用了，下一次gc的时候会被销毁。

常见错误

NoClassDefFoundError

NoClassDefFoundError ：由于JVM或者类加载器实例尝试加载类型的定义，但是该定义却没有找到，影响了执行路径。

换句话说，在编译时这个类是能够被找到的，但是在执行时却没有找到。

NoSuchMethodError

NoSuchMethodError代表这个类型确实存在，但是一个不正确的版本被加载了。检查该类中是否真的有对应的方法

ClassCastException

ClassCastException，在一个类加载器的情况下，一般出现这种错误都会是在转型操作时，比如：A a = (A) method();，很容易判断出来method()方法返回的类型不是类型A，但是在 JavaEE 多个类加载器的环境下可能会出现一些不好去定位的情况。

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