Java 类在 Tomcat 中是如何加载的(过程分析)

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。

一、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。

二、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：

BootStrapClassLoader 引导类加载器

ExtClassLoader 扩展类加载器

AppClassLoader 应用类加载器

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）：

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。

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。

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。

三、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。Tomcat 的 Server 文件配置详解！这篇推荐大家看下。

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

四、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。

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