[Tomcat] Tomcat的classloader

定义

同其他服务器应用一样，tomcat安装了各种classloader(classes that implement java.lang.ClassLoader)

                       Bootstrap
                          |
                       System
                          |
                       Common
                      /      \
                 Catalina   Shared
                           /     \
                       Webapp1  Webapp2 ...
                         /          /
                      Jasper1   Jasper2

• Bootstrap: contains the basic runtime classes provided by the Java Virtual Machine, plus any classes from JAR files present in the System Extensions directory ($JAVA_HOME/jre/lib/ext). Note: some JVMs may implement this as more than one class loader, or it may not be visible (as a class loader) at all. 
• System: 加载系统环境变量 CLASSPATH 指定的Jars. 所有加载的类对Tomcat内部classes和web applications可见。但是tomcat脚本($CATALINA_HOME/bin/catalina.sh 或 %CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat)会完全忽略掉CLASSPATH，只加载%CATALINA_HOME%/bin目录下的bootstrap.jar、tomcat-juli.jar、commons-daemon.jar。除非通过$CATALINA_HOME/bin/setenv.sh指定。
• Common: 加载额外的Jars，所有加载的类对Tomcat内部classes和web applications可见。
• WebAppX: A class loader is created for each web application that is deployed in a single Tomcat instance. All unpacked classes and resources in the /WEB-INF/classes directory of your web application, plus classes and resources in JAR files under the /WEB-INF/lib directory of your web application, are made visible to this web application, but not to other ones.

Therefore, from the perspective of a web application, class or resource loading looks in the following repositories, in this order:

• Bootstrap classes of your JVM
• /WEB-INF/classes of your web application
• /WEB-INF/lib/*.jar of your web application
• System class loader classes (described above)
• Common class loader classes (described above)

If the web application class loader is configured with <Loader delegate="true"/> then the order becomes:

• Bootstrap classes of your JVM
• System class loader classes (described above)
• Common class loader classes (described above)
• /WEB-INF/classes of your web application
• /WEB-INF/lib/*.jar of your web application

配置

JVM Classloader

首先，你需要了解一下JVM的Classloader机制(详细请自行google之)。
简而言之，JVM的classloader加载继承关系分为BootstarpClassLoader --> ExtClassLoader --> SystemClassLoader，应用的WebAppClassLoader继承自SystemClassLoader，在加载具体某个类时，一般会先委托给父类ClassLoader，当父类ClassLoader无法加载成功时，才会再由子类ClassLoader尝试加载，这就是所谓的delegate机制。

catalina.properties

其次，Tomcat在jvm的ClassLoader机制上增加了几个继承层次。
SystemClassLoader --> CommonClassLoader -->(ServerClassLoader | SharedClassLoader --> WebAppClassLoader)。
CommonClassLoader用来加载${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中common.loader配置目录下的类文件，一般是用来加载${CATALINA_HOME}/lib下的文件。该loader加载的类为tomcat服务器和tomcat下面的所有webApp所共享。
ServerClassLoader用来加载${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中server.loader配置目录下的类文件，一般是用来加载${CATALINA_HOME}/server下的文件。该loader加载的类为tomcat服务器所独有核心类，tomcat下面的WebApp无法访问。
SharedClassLoader用来加载${CATALINA_HOME}/conf/catalina.properties中shared.loader配置目录下的类文件，一般是用来加载${CATALINA_HOME}/shared下的文件。该loader加载的类为tomcat下面的所有webApp所共享。
WebAppClassLoader用来加载${CATALINA_HOME}/webapps/目录下每个WebApp应用的/WEB-INF/class，/WEB-INF/lib的类文件，每个WebApp对应一个WebAppClassLoader，用来加载其所需要的类文件。

Delegate

最后，说一下delegate配置的意义。
True，表示tomcat将遵循JVM的delegate机制，即一个WebAppClassLoader在加载类文件时，会先递交给SharedClassLoader加载，SharedClassLoader无法加载成功，会继续向自己的父类委托，一直到BootstarpClassLoader，如果都没有加载成功，则最后由WebAppClassLoader自己进行加载。
False，表示将不遵循这个delegate机制，即WebAppClassLoader在加载类文件时，会优先自己尝试加载，如果加载失败，才会沿着继承链，依次委托父类加载。

在此说一下配置为False需要注意的问题：一旦配置为False，如果你在WebApp中自己定义了一个java.lang.String，则这个String类会有可能覆盖掉jdk中的String类，这也许不是你想要的结果。另外对于多个WebApp公用jar包，你可能会放到${CATALINA_HOME}/shared目录中共享，但是一不小心在应用的/WEB-INF/lib中也包含了一个同名的但版本不一致的jar的话，这就有可能会导致很多奇怪的问题。

Reference

• https://segmentfault.com/q/1010000000155690
• http://tomcat.apache.org/tomcat-7.0-doc/class-loader-howto.html