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Java跟Tomcat类加载机制

www.MyException.Cn  网友分享于:2015-08-26  浏览:27次
Java和Tomcat类加载机制

阿里的面试题,当场晕了

http://blog.csdn.net/codolio/archive/2009/12/17/5027423.aspx

 

加载类是运行程序的基础,了解Java和Tomcat的类加载机制对更有效地开发、调试Web应用程序有一定的积极作用。本文简单介绍Java和Tomcat的类加载机制,希望对大家有所帮助。

•JDK/JRE文件结构
在安装JDK后,其典型的目录层次如下所示(JDK 1.6.0):

 


 

主要的目录和JAR简述如下:

•<JAVA_HOME>\bin: 包含在JDK中的开发工具的可执行文件,一般而言,PATH环境变量应包含该目录。
•<JAVA_HOME>\lib: 开发工具使用的文件,其中包括(1)tools.jar:该JAR包包含支持JDK中工具类和实用类的非核心类。同时也包含(2)dt.jar:BeanInfo使用的设计时(DesignTime)归档文件,该JAR包告诉IDE如何显示Java组件和如何让开发者定制它们。其中主要包含Swing的相关类。
•<JAVA_HOME>\jre\lib:包含Java运行时环境使用的核心类、属性设置和资源文件等。例如:(1)rt.jar:引导类(组成Java平台核心API的运行时类);(2)charsets.jar:字符转换类。
在一个典型的Web应用环境中,在设置CLASSPATH环境变量是,通常需要包含以下条目:


设置好path变量,使得我们能够在系统中的任何地方运行java应用程序,比如javac、java、javah等等,变量值: C:\jdk1.6.0\bin;

classpath环境变量,是当我们在开发java程序时需要引用别人写好的类时,要让java解释器知道到哪里去找这个类。C:\jdk1.6.0\lib\tools.jar;C:\jdk1.6.0\lib\dt.jar。

设置JAVA_HOME: 了方便引用。C:\jdk1.6.0



注:在使用Tomcat作为Servlet/JSP容器的Web环境中,Tomcat在启动过程中清除了原有CLASSPATH的内容,并对其进行了重新定义。细节见下文。

 

•Java类加载机制
Java启动器(java)初始化Java虚拟机。虚拟机按照如下顺序搜索加载类:

1.引导类:组成Java平台的类,包括rt.jar和一些别的重要的jar文件;
2.扩展类:使用Java扩展机制的类,这些类捆绑成JAR文件,并被放置在扩展目录中;每一个在jre/lib/ext扩展目录下的JAR文件均被设定为一个扩展并使用Java扩展架构加载;
3.用户类:由开发者定义的类和没有利用扩展机制的第三方类,这些类的位置由用户指定,一般通过使用-classpath命令行选项或者使用CLASSPATH环境变量来指定其位置。
与之相对应,自从J2SE 1.2规范起,JVM就已经利用了三种不同的类加载器:


•引导类(Bootstrap)加载器(也称为初始类加载器);
•扩展类加载器;
•系统类加载器。
这些类加载器是有层次的,系统类加载器位于底层,而引导类加载器位于上层,它们之间的关系为父-子关系。

引导类加载器:引导类加载器用于JVM加载那些它运行所需的Java类。实际上,引导类加载器负责加载所有核心的Java类(如java.lang.*和java.io.*)。一般各种JVM厂商(包括Sun)使用本地代码实现引导类加载器。
•扩展类加载器:Java 1.2引入了标准扩展机制。可以将JAR文件放置在标准扩展目录,JVM将能自动地找到它们。扩展类加载器负责加载一个或者多个扩展目录中的所有类。一般情况下,只要安装了Java运行环境(JRE),那么扩展目录为<JRE>/lib/ext。扩展类加载器可以不是独立的类加载器,一些实现也许甚至允许引导类加载器从扩展目录加载类。
•系统类加载器:系统类加载器在CLASSPATH环境变量指定的JAR文件中查找自己的类,或通过-classpath命令行选项传递该类,如果没有指定,则默认使用当前目录。系统加载器也用于加载应用程序的entry point类(即含有main()方法的类),对于那些其他任何没有涵盖在以上两类加载器中的类,都默认使用系统类加载器。

 

•委派模型:JVM通过利用委派模型知道将使用哪个类加载器。Java JDK 1.2以后的版本,无论类加载器何时收到加载类的请求。在一个类加载器试图加载一个请求的类之前,它委派该加载请求到其父类类加载器,直到引导类加载器。如果父类加载器成功加载所请求的类,那么就返回作为结果的类对象,只有当父类加载器未能加载该类的情况下,原始的类加载器才尝试装载该类。
注:类加载器的更多行为:


•懒散加载:上述类加载器并没有预加载在搜索该路径中的所有类。相反它按要求加载类。这样的行为称为懒散加载。
•类缓存:标准的Java SE类加载器可以按要求查找类,但一旦某个类被加载到类加载器中,它将维持加载(缓存)一段时间。不过,JVM垃圾收集器可以回收这些Class对象。
•独立的命名空间:为每个类加载器分配了唯一的命名空间。
•Apache Tomcat 5.5 Servlet/JSP类加载机制:
同其它服务器应用程序类似,Tomcat 5安装了多种类加载器(即,实现了java.lang.ClassLoader接口的类),来允许容器的不同部分和运行在容器中的Web应用程序来访问不同可用类和资源的库。

Tomcat 5启动时,它创建了一套类加载器,这些加载器组织成如下的父子关系,其中父类加载器位于子类加载器之上(Tomcat 6.0版本的类加载器层次结构发生了变化):

 

加载器定义如下:

•Bootstrap:该加载器包含由JVM提供的基本的运行时类,加上放置在系统扩展目录(<JAVA_HOME\jre\lib\ext>)的JAR文件中的类。注:一些JVM将该加载器实现为一个以上的类加载器,或者它完全不可见;
•System:系统加载器,该加载器通常使用CLASSPATH环境变量来初始化。但是标准的Tomcat 5启动脚本(<CATALINA_HOME>/bin/catalina.sh或者<CATALINA_HOME>\bin\catalina.bat>)完全忽略了CLASSPATH环境变量的内容,并使用下述库来构建System类加载器。如下:
 

从上图可以看出,Tomcat使用的CLASSPATH并非我们先前配置的目录。

         <CATALINA_HOME>\bin\bootstrap.jar:包含初始化Tomcat 5服务器的main()方法和它所依赖的类加载器实现;

       <JAVA_HOME>\lib\tools.jar:包含" javac "编译器用来将JSP页面转化为servlet类;
       <CATALINA_HOME>\bin\commons-logging-api-x.y.z.jar:包含commons logging API;
       <CATALINA_HOME>\bin\commons-daemon.jar:包含commons daemon API;
       jmx.jar :包含JMX 1.2实现。


•Common:该类加载器包含一些对Tomcat内部类和web应用可见的额外类。其中包括(1)jasper-compiler.jar:JSP 2.0编译器(2)jsp-api.jar:JSP 2.0 API(3)servlet-api.jar:servlet 2.4 API等等。
•Catalina:该加载器初始化用来包含实现Tomcat 5本身所需要所有类和资源;
•Shared:在所有的web应用程序间共享的类和资源;
•WebappX:为每个部署在单个Tomcat 5实例上的Web应用创建的类加载器。加载/WEB-INF/classes和WEB-INF/lib下的类和资源。
值得注意的是,Web应用程序类加载器行为与默认的Java 2委派模型不同。当一个加载类的请求被WebappX类加载器处理时,类加载器将首先查看本地库,而非在查看前就委派,但是也有例外,作为JRE基本类一部分的类不能被覆盖,但是对与一些类,可以使用J2SE 1.4的Endorsed Standards Override机制。最后,任何包含servlet API的JAR包都将被该类加载器忽略。Tomcat 5所有其它的类加载器遵循常用的委派模式。具体细节请参见Tomcat 5的参考文档。


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