[Tomcat] Tomcat的classloader

定義

同其餘服務器應用同樣，tomcat安裝了各類classloader(classes that implement java.lang.ClassLoader)

                       Bootstrap
                          |
                       System
                          |
                       Common
                      /      \
                 Catalina   Shared
                           /     \
                       Webapp1  Webapp2 ...
                         /          /
                      Jasper1   Jasper2

• Bootstrap: contains the basic runtime classes provided by the Java Virtual Machine, plus any classes from JAR files present in the System Extensions directory ($JAVA_HOME/jre/lib/ext). Note: some JVMs may implement this as more than one class loader, or it may not be visible (as a class loader) at all. 
• System: 加載系統環境變量 CLASSPATH 指定的Jars. 全部加載的類對Tomcat內部classes和web applications可見。可是tomcat腳本($CATALINA_HOME/bin/catalina.sh 或 %CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat)會徹底忽略掉CLASSPATH，只加載%CATALINA_HOME%/bin目錄下的bootstrap.jar、tomcat-juli.jar、commons-daemon.jar。除非經過$CATALINA_HOME/bin/setenv.sh指定。
• Common: 加載額外的Jars，全部加載的類對Tomcat內部classes和web applications可見。
• WebAppX: A class loader is created for each web application that is deployed in a single Tomcat instance. All unpacked classes and resources in the /WEB-INF/classes directory of your web application, plus classes and resources in JAR files under the /WEB-INF/lib directory of your web application, are made visible to this web application, but not to other ones.

Therefore, from the perspective of a web application, class or resource loading looks in the following repositories, in this order:

• Bootstrap classes of your JVM
• /WEB-INF/classes of your web application
• /WEB-INF/lib/*.jar of your web application
• System class loader classes (described above)
• Common class loader classes (described above)

If the web application class loader is configured with <Loader delegate="true"/> then the order becomes:

• Bootstrap classes of your JVM
• System class loader classes (described above)
• Common class loader classes (described above)
• /WEB-INF/classes of your web application
• /WEB-INF/lib/*.jar of your web application

配置

JVM Classloader

首先，你須要瞭解一下JVM的Classloader機制(詳細請自行google之)。
簡而言之，JVM的classloader加載繼承關係分爲BootstarpClassLoader --> ExtClassLoader --> SystemClassLoader，應用的WebAppClassLoader繼承自SystemClassLoader，在加載具體某個類時，通常會先委託給父類ClassLoader，當父類ClassLoader沒法加載成功時，纔會再由子類ClassLoader嘗試加載，這就是所謂的delegate機制。

catalina.properties

其次，Tomcat在jvm的ClassLoader機制上增長了幾個繼承層次。
SystemClassLoader --> CommonClassLoader -->(ServerClassLoader | SharedClassLoader --> WebAppClassLoader)。
CommonClassLoader用來加載${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中common.loader配置目錄下的類文件，通常是用來加載${CATALINA_HOME}/lib下的文件。該loader加載的類爲tomcat服務器和tomcat下面的全部webApp所共享。
ServerClassLoader用來加載${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中server.loader配置目錄下的類文件，通常是用來加載${CATALINA_HOME}/server下的文件。該loader加載的類爲tomcat服務器所獨有核心類，tomcat下面的WebApp沒法訪問。
SharedClassLoader用來加載${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中shared.loader配置目錄下的類文件，通常是用來加載${CATALINA_HOME}/shared下的文件。該loader加載的類爲tomcat下面的全部webApp所共享。
WebAppClassLoader用來加載${CATALINA_HOME}/webapps/目錄下每一個WebApp應用的/WEB-INF/class，/WEB-INF/lib的類文件，每一個WebApp對應一個WebAppClassLoader，用來加載其所須要的類文件。

Delegate

最後，說一下delegate配置的意義。
True，表示tomcat將遵循JVM的delegate機制，即一個WebAppClassLoader在加載類文件時，會先遞交給SharedClassLoader加載，SharedClassLoader沒法加載成功，會繼續向本身的父類委託，一直到BootstarpClassLoader，若是都沒有加載成功，則最後由WebAppClassLoader本身進行加載。
False，表示將不遵循這個delegate機制，即WebAppClassLoader在加載類文件時，會優先本身嘗試加載，若是加載失敗，纔會沿着繼承鏈，依次委託父類加載。

在此說一下配置爲False須要注意的問題：一旦配置爲False，若是你在WebApp中本身定義了一個java.lang.String，則這個String類會有可能覆蓋掉jdk中的String類，這也許不是你想要的結果。另外對於多個WebApp公用jar包，你可能會放到${CATALINA_HOME}/shared目錄中共享，可是一不當心在應用的/WEB-INF/lib中也包含了一個同名的但版本不一致的jar的話，這就有可能會致使不少奇怪的問題。

Reference

• https://segmentfault.com/q/1010000000155690
• http://tomcat.apache.org/tomcat-7.0-doc/class-loader-howto.html