Java tomcat中的类加载器和安全机制你了解吗

目录

• 类加载器
• 双亲委派
• URLClassLoader
• Tomcat中类加载器架构
• 安全机制
• 总结

类加载器

java中的类并不是一次加载完成的，而是按需加载。类加载器是用于加载java类到java虚拟机中的组件，它负责读取java字节码，并转换成 java.lang.Class 的一个实例，使字节码.class文件可以运行。一般类加载器负责根据一个指定的类找到对应的字节码，然后根据这些字节码定义一个java类。另外，它还可以加载资源，包括图像文件和配置文件。

类加载器可以使java类动态地加载到jvm中并运行，即可在程序运行时再加载类，提供了很灵活的动态加载方式。

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）:加载对象是java核心库，把一些核心的java类加载进jvm中，这个加载器采用原生代码（c/c++）实现，并不继承java.lang.classLoader,它是所有其他类加载器的最终父类加载器，负责加载<java_home>/jre/lib目录下jvm指定的类库。它属于jvm整体的一部分，jvm一旦启动就将这些指定的类加载到内存中国，避免以后过多的I/O操作，提高系统的运行效率。启动类加载器无法被程序直接使用。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）:加载对象是java的扩展库，即加载<java_home>/jar/lib/ext目录里的类。这个类是由启动类加载器加载，但因为启动类加载器并非用java实现，已经脱离了java体系，所以如果尝试调用扩展类加载器的getParent()方法获取父类的加载器会得到null。然而，它的父类加载器是启动类加载器。
• 应用类加载器（application ClassLoader）:也叫系统类加载器（system classloader）,它负责加载用户类路径自定的类库，如果程序没有自己定义类加载器，就默认使用应用类加载器。它是由启动类加载器加载，但他的父加载类被设置成了扩展类加载器。如果使用这个加载器，通过classloader.getSystemClassLoader()获取。

双亲委派

双亲委派时，会将先委托给父类加载器加载，除非父类加载器没有，才自己加载。

这种模型要求，除了顶层的启动类加载器外，其他的类加载器都要有⾃⼰的⽗类加载器。 假如有⼀个类要加载进来，⼀个类加载器并不会⻢上尝试⾃⼰将其加载，⽽是委派给⽗类加载器，⽗类加载器收到后⼜尝 试委派给其⽗类加载器，以此类推，直到委派给启动类加载器，这样⼀层⼀层往上委派。 只有当⽗类加载器反馈⾃⼰没法完成这个加载时，⼦加载器才会尝试⾃⼰加载。 通过这个机制，保证了 Java 应⽤所使⽤的都是同⼀个版本的 Java 核⼼库的类，同时这个机制也保证了安全性。 设想如果应⽤程序类加载器想要加载⼀个有破坏性的 java.lang.System 类，双亲委派模型会⼀层层向上委派，最终委派给启动类加载器，⽽启动类加载器检查到缓存中已经有了这个类，并不会再加载这个有破坏性的 System 类。

另外，类加载器还拥有全盘负责机制，即当⼀个类加载器加载⼀个类时，这个类所依赖的、 引⽤的其他所有类都由这个类加载器加载，除⾮在程序中显式地指定另外⼀个类加载器加载。

在 Java 中，我们⽤完全匹配类名来标识⼀个类，即⽤包名和类名。 ⽽在 JVM 中，⼀个类由完全匹配类名和⼀个类加载器的实例 ID 作为唯⼀标识。 也就是说，同⼀个虚拟机可以有两个包名、 类名都相同的类，只要它们由两个不同的类加载器加载。 当我们在 Java 中说两个类是否相等时，必须在针对同⼀个类加载器加载的前提下才有意义，否则，就算是同样的字节码，由不同的类加载器加载，这两个类也不是相等的。 这种特征为我们提供了隔离机制，在 Tomcat 服务器中它是⼗分有⽤的。

URLClassLoader

我们在使⽤⾃定义类加载去加载类时，我们需要指明该去哪些资源中进⾏加载，所以JDK提供了URLClassLoader来⽅便我们使⽤，我们在创建URLClassLoader时需要传⼊⼀些URLs，然后在使⽤这个URLClassLoader加载类时就会从这些资源中去加载。

Tomcat中⾃定义的类加载器

Tomcat 拥有不同的⾃定义类加载器，以实现对各种资源库的控制。 ⼀般来说，Tomcat 主要⽤类加载器解决以下 4 个问题。

• 同⼀个Tomcat中，各个Web应⽤之间各⾃使⽤的Java类库要互相隔离。
• 同⼀个Tomcat中，各个Web应⽤之间可以提供共享的Java类库。

为了使Tomcat不受Web应⽤的影响，应该使服务器的类库与应⽤程序的类库互相独⽴。

-Tomcat⽀持热部署。

在 Tomcat中，最重要的⼀个类加载器是 Common 类加载器，它的⽗类加载器是应⽤程序类加载器，负责加载 $ CATALINA_ BASE/lib、$CATALINA_HOME/lib 两个⽬录下所有的.class ⽂件与.jar ⽂件。

-Tomcat中⼀般会有多个WebApp类加载器-WebAppClassLoader ，每个类加载器负责加载⼀个 Web 程序。 它的⽗类加载器是Common类加载器。

由于每个 Web 应⽤都有⾃⼰的 WebApp 类加载器，很好地使多个 Web 应⽤程序之间互相隔离且能通过创建新的 WebApp类加载器达到热部署。 这种类加载器结构能有效使 Tomcat 不受 Web 应⽤程序影响，

⽽ Common 类加载器的存在使多个 Web 应⽤程序能够互相共享类库

Tomcat中类加载器架构

源码位置如下，在bootstrap类的初始化过程中，初始了三个类加载：commonLoader,catalinaLoader,sharedLoader

    private void initClassLoaders() {
        try {
            commonLoader = createClassLoader("common", null);
            if (commonLoader == null) {
                // no config file, default to this loader - we might be in a 'single' env.
                commonLoader = this.getClass().getClassLoader();
            }
            catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);
            sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);
        } catch (Throwable t) {
            handleThrowable(t);
            log.error("Class loader creation threw exception", t);
            System.exit(1);
        }
    }

安全机制

Tomcat中设置了了⼀些安全策略，默认的策略⽂件为conf/catalina.policy

Tomcat中设置了安全策略，规定了Tomcat在运⾏过程中拥有的权限，Tomcat管理者可以修改该权限， 但是Tomcat中有⼀些类是必须能够被访问到的，所有Tomcat中在启动过程中会提前去加载这些类，如果 发现没有对应的权限，那么将会启动失败。

总结

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