【JVM】Tomcat 的类加载机制

Tomcat 的类加载机制主要是通过自定义的类加载器实现的，以确保应用程序的隔离性和可扩展性。Tomcat 中有三种主要的类加载器：SharedClassLoader、CatalinaClassLoader 和 WebappClassLoader。

1. SharedClassLoader：用于加载 Tomcat 的核心类库，比如 Servlet API 等，它会被所有的 Web 应用程序共享。
2. CatalinaClassLoader：用于加载 Tomcat 的核心类库，比如 Tomcat 自己的类和一些连接器（Connectors）。
3. WebappClassLoader：用于加载单个 Web 应用程序的类。不同的应用程序拥有不同的类加载器实例，以避免类的冲突。

类加载器之间的关系如下图所示：

Tomcat Class Loader Hierarchy

在 Tomcat 中，类加载器按照层次组织，子类加载器可以访问父类加载器加载的类，而父类加载器无法访问子类加载器加载的类。这种层次结构确保了 Tomcat 核心类与应用程序类之间的隔离，同时也允许应用程序访问核心类库的更新。

以下是一个简化的类加载器层次结构的代码示例：

// 假设我们有一个自定义的类加载器
public class MyWebappClassLoader extends URLClassLoader {
    public MyWebappClassLoader(URL[] urls) {
        super(urls, findSharedClassLoader());
    }
 
    private static ClassLoader findSharedClassLoader() {
        // 这里需要实现查找 SharedClassLoader 的逻辑
        return null;
    }
 
    // 重写 findClass 和 loadClass 方法来实现自定义的加载逻辑
}
 
// 使用示例
public class Bootstrap {
    public static void main(String[] args) {
        // 假设已经有相应的 SharedClassLoader 和 CatalinaClassLoader 实例
        ClassLoader sharedClassLoader = findSharedClassLoader();
        ClassLoader catalinaClassLoader = findCatalinaClassLoader();
 
        // 创建 MyWebappClassLoader 实例，并设置父类加载器
        MyWebappClassLoader webappClassLoader = new MyWebappClassLoader(getClassPathURLs(), sharedClassLoader);
 
        // 之后可以使用 webappClassLoader 加载类
    }
 
    private static ClassLoader[] findSharedClassLoader() {
        // ...
        return new ClassLoader[]{/* 实例化的 SharedClassLoader */};
    }
 
    private static ClassLoader findCatalinaClassLoader() {
        // ...
        return null; // 或者实例化的 CatalinaClassLoader
    }
 
    private static URL[] getClassPathURLs() {
        // ...
        return new URL[]{/* 应用程序类路径 */};
    }
}

这个示例展示了如何定义一个自定义的 WebappClassLoader，它继承了 URLClassLoader，并且在构造函数中指定了其父加载器。在实际的 Tomcat 实现中，这些类加载器是在 Tomcat 启动时由 Bootstrap 类完成初始化的。