Java虚拟机笔记-类加载器与web容器与OSGi
类加载器与 Web 容器,类加载器与 OSGi
深入理解 Tomcat(四)Tomcat 类加载器之为何违背双亲委派模型
类加载器与Web容器
对于运行在Java EE™
容器中的 Web 应用来说,类加载器的实现方式与一般的 Java 应用有所不同。不同的 Web 容器的实现方式也会有所不同。
Apache Tomcat
以Apache Tomcat
来说,每个 Web 应用都有一个对应的类加载器实例。该类加载器也使用代理模式,所不同的是它是首先尝试去加载某个类,如果找不到再代理给父类加载器。这与一般类加载器的顺序是相反的。这是 Java Servlet
规范中的推荐做法,其目的是使得 Web 应用自己的类的优先级高于 Web 容器提供的类。这种代理模式的一个例外是:Java 核心库的类是不在查找范围之内的。这也是为了保证 Java 核心库的类型安全。
Tomcat加载过程
我们看到,前面3个类加载和默认的一致,CommonClassLoader
,CatalinaClassLoader
,SharedClassLoader
和WebappClassLoader
则是Tomcat自己定义的类加载器,它们分别加载/common/*
、/server/*
、/shared/*
(在tomcat 6之后已经合并到根目录下的lib目录下)和/WebApp/WEB-INF/*
中的Java类库。其中WebApp
类加载器和Jsp类加载器通常会存在多个实例,每一个Web应用程序对应一个WebApp类加载器,每一个JSP文件对应一个Jsp类加载器。
- commonLoader:Tomcat最基本的类加载器,加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问;
- catalinaLoader:Tomcat容器私有的类加载器,加载路径中的class对于Webapp不可见;
- sharedLoader:各个Webapp共享的类加载器,加载路径中的class对于所有Webapp可见,但是对于Tomcat容器不可见;
- WebappClassLoader:各个Webapp私有的类加载器,加载路径中的class只对当前Webapp可见;
图中的委派关系
- CommonClassLoader能加载的类都可以被Catalina ClassLoader和SharedClassLoader使用,从而实现了公有类库的共用,而CatalinaClassLoader和Shared ClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。
- WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离。
- 而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件,它出现的目的就是为了被丢弃:当Web容器检测到JSP文件被修改时,会替换掉目前的JasperLoader的实例,并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能。
原则
绝大多数情况下,Web 应用的开发人员不需要考虑与类加载器相关的细节。下面给出几条简单的原则:
- 每个 Web 应用自己的 Java 类文件和使用的库的 jar 包,分别放在
WEB-INF/classes
和WEB-INF/lib
目录下面。 - 多个应用共享的 Java 类文件和 jar 包,分别放在 Web 容器指定的由所有 Web 应用共享的目录下面。
- 当出现找不到类的错误时,检查当前类的类加载器和当前线程的上下文类加载器是否正确。
类加载器与 OSGi
OSGi™
是 Java 上的动态模块系统。它为开发人员提供了面向服务和基于组件的运行环境,并提供标准的方式用来管理软件的生命周期。OSGi 已经被实现和部署在很多产品上,在开源社区也得到了广泛的支持。Eclipse 就是基于 OSGi 技术来构建的。
OSGi 中的每个模块(bundle)都包含 Java 包和类。模块可以声明它所依赖的需要导入(import)的其它模块的 Java 包和类(通过 Import-Package
),也可以声明导出(export)自己的包和类,供其它模块使用(通过 Export-Package
)。也就是说需要能够隐藏和共享一个模块中的某些 Java 包和类。这是通过 OSGi 特有的类加载器机制来实现的。OSGi 中的每个模块都有对应的一个类加载器。它负责加载模块自己包含的 Java 包和类。当它需要加载 Java 核心库的类时(以 java
开头的包和类),它会代理给父类加载器(通常是启动类加载器)来完成。当它需要加载所导入的 Java 类时,它会代理给导出此 Java 类的模块来完成加载。模块也可以显式的声明某些 Java 包和类,必须由父类加载器来加载。只需要设置系统属性 org.osgi.framework.bootdelegation
的值即可。
加载过程
假设有两个模块 bundleA 和 bundleB,它们都有自己对应的类加载器 classLoaderA 和 classLoaderB。在 bundleA 中包含类 com.bundleA.Sample
,并且该类被声明为导出的,也就是说可以被其它模块所使用的。bundleB 声明了导入 bundleA 提供的类 com.bundleA.Sample
,并包含一个类 com.bundleB.NewSample
继承自 com.bundleA.Sample
。在 bundleB 启动的时候,其类加载器 classLoaderB 需要加载类 com.bundleB.NewSample
,进而需要加载类 com.bundleA.Sample
。由于 bundleB 声明了类 com.bundleA.Sample
是导入的,classLoaderB 把加载类 com.bundleA.Sample
的工作代理给导出该类的 bundleA 的类加载器 classLoaderA。classLoaderA 在其模块内部查找类 com.bundleA.Sample
并定义它,所得到的类 com.bundleA.Sample
实例就可以被所有声明导入了此类的模块使用。对于以 java
开头的类,都是由父类加载器来加载的。如果声明了系统属性 org.osgi.framework.bootdelegation=com.example.core.*
,那么对于包 com.example.core
中的类,都是由父类加载器来完成的。
OSGi 模块的这种类加载器结构,使得一个类的不同版本可以共存在 Java 虚拟机中,带来了很大的灵活性。不过它的这种不同,也会给开发人员带来一些麻烦,尤其当模块需要使用第三方提供的库的时候。