Jetty类加载机制
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关于主流的Java Web服务器Tomcat、Jetty、WebLogic、WebSphere等，先提出几个问题：
- 部署在同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库是如何实现相互独立？
- 部署在同一个服务器上的两个Web应用程序所使用的Java类库是如何实现相互共享？
- 服务器如何保证自身的安全不受部署的Web应用程序的影响？
- 支持JSP应用的Web服务器，如何支持HotSwap功能的？
上述问题，可以由Web服务器的类加载系统来实现。例如，Tomcat的ClassLoader体系结构如下所示：
首先回顾一下Jvm标准的类加载体系。
Jvm ClassLoader
1) ClassLoader
Java程序并不是一个原生的可执行文件，而是由许多独立的类文件组成，每一个文件对应一个Java类。这些类文件并非立即全部装入内存的，而是根据程序需要装入内存。ClassLoader专门负责类文件装入到内存。 获取类加载器的方式如下： this.getClass().getClassLoader() 得到当前的类加载器 this.getClass().getClassLoader() .getParent() 得到当前类的父类加载器
Java类装载器在Java安全体系结构中起着最关重要的作用，是Java安全沙箱的第一道防线。类装载器体系结构在三个方面对Java的沙箱起作用：
- 它防止恶意代码去干涉善意的代码
- 它守护了被信任的类库的边界
- 它将代码归入某类(称为保护域)，该类确定了代码可以进行哪些操作
类装载器体系结构可以防止恶意代码去干涉善意的代码，这是通过为不同的类装载器装入的类提供不同的命名空间来实现的。
Btw: 另外一种加载类的方法：Class.forName，Class.forName的一个很常见的用法用来加载数据库驱动。
2) ClassLoader体系结构
- 启动类加载器(BootStrap ClassLoader): 是最顶层的类加载器，由C++编写而成，并不继承自
java.lang.ClassLoader，并且已经内嵌到JVM中了。主要用来读取Java的核心类库jre/lib/rt.jar - 扩展类加载器(Extension ClassLoader): 是用来读取Java的扩展类库，读取jre/lib/ext/*.jar
- 系统类加载器(App ClassLoader): 它根据Java应用的类路径(classpath)来加载Java类。一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载的。可以通过
ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。 - 自定义类加载器(Custom ClassLoader): 开发人员可以通过继承
java.lang.ClassLoader类的方式实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求。
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3) 双亲委派模型
从1.2版本开始，Java引入了双亲委派模型，从而更好的保证Java平台的安全。
在此模型下，当一个装载器被请求装载某个类时，它首先委托自己的parent去装载，若parent能装载，则返回这个类所对应的Class对象，若parent不能装载，则由parent的请求者去装载，如果此时自己也不能加载，则产生java.lang.NoClassDefFoundError。具体委托逻辑在java.lang.ClassLoader的loadClass(String name,boolean resolve)方法中：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 | protected Class loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 先检查，该类是否已经被加载过 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null ) { long t0 = System.nanoTime(); try { if (parent != null ) { //递归调用，委托给父类类加载器 c = parent.loadClass(name, false ); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null ) { // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. long t1 = System.nanoTime(); c = findClass(name); // this is the defining class loader; record the stats sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0); sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1); sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment(); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; } } |
例如，java.lang.String这个类是由Bootstrap ClassLoader加载的，它是最终的父加载器，如果用户自己写一个java.lang.String从自定义的类加载器加载，那么根据双亲委派模型，真正的String由Bootstrap ClassLoader加载，而自定义的java.lang.String永远加载不进来。
双亲委派模型有一个缺陷，如果父ClassLoader想加载子ClassLoader中的类比较困难，而在有的应用中这种加载方式是需要的，比如JNDI,Servlet.
4) 全盘负责
所谓全盘负责，即当一个ClassLoader加载一个Class的时候，这个Class所依赖和引用的所有Class也由这个ClassLoader负责载入，除非显示的使用另外一个ClassLoader载入。例如，由于java.lang.String是由Bootstrap ClassLoader载入的，那么String中引用的类如CharSequence等默认都是使用Bootstrap ClassLoader载入。
5) 命名空间
由不同的类装载器装载的类将被放在虚拟机内部的不同命名空间。命名空间由一系列唯一的名称组成，每一个被装载的类有一个名字。JAVA虚拟机为每一个类装载器维护一个名字空间。例如，一旦JAVA虚拟机将一个名为Volcano的类装入一个特定的命名空间，它就不能再装载名为Valcano的其他类到相同的命名空间了。可以把多个Valcano类装入一个JAVA虚拟机中，因为可以通过创建多个类装载器从而在一个JAVA应用程序中创建多个命名空间。
Jetty类加载器
Jetty的ClassLoader架构
Jetty，Tomcat等web容器通常都会对ClassLoader做扩展，因为一个正常的容器至少要保证其内部运行的多个webapp之间：私有的类库不受影响，并且公有的类库可以共享。这正好发挥ClassLoader的层级划分优势。 Jetty中有一个org.mortbay.jetty.webapp.WebAppClassLoader，负责加载一个webapp context中的应用类，WebAppClassLoader以系统类加载器作为parent，用于加载系统类。不过servlet规范使得web容器的ClassLoader比正常的ClassLoader委托模型稍稍复杂，servlet规范要求：
- WEB-INF/lib和WEB-INF/classes优先于父容器中的类加载，比如WEB-INF/classes下有个XYZ类，classpath下也有个XYZ类，jetty中优先加载的是WEB-INF/classes下的，这与正常的父加载器优先相反(childfirst)。
- 系统类比如java.lang.String不遵循第一条， WEB-INF/classes或WEB-INF/lib下的类不能替换系统类。不过规范中没有明确规定哪些是系统类，jetty中的实现是按照类的全路径名判断。
- Server的实现类不被应用中的类引用，即Server的实现类不能被人和应用类加载器加载。不过，同样的，规范里没有明确规定哪些是Server的实现类，jetty中同样是按照类的全路径名判断。
为了处理上述三个问题，jetty的应用类加载器(org.mortbay.jetty.webapp.WebAppClassLoader)做了些特殊处理。
Jetty的ClassLoader体系结构如下所示：
WebAppClassLoader的实现
WebAppClassLoader的构造器
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | public WebAppClassLoader(ClassLoader parent, WebAppContext context) throws IOException { super ( new URL[]{},parent!= null ?parent :(Thread.currentThread().getContextClassLoader()!= null ?Thread.currentThread().getContextClassLoader() :(WebAppClassLoader. class .getClassLoader()!= null ?WebAppClassLoader. class .getClassLoader() :ClassLoader.getSystemClassLoader()))); ...... } |
WebAppClassLoader还是按照正常的范式设置parent ClassLoader，如果当前线程上下文中设定了ClassLoader就以当前线程上下文类加载器为父ClassLoader，否则使用WebAppClassLoader的加载器，如果还没有，就采用系统类加载器。
下面看一下WebAppClassLoader的loadClass()方法：
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ClassLoader Priority
上述过程涉及一个加载器优先级的概念，这也是针对前述第一条规范中WEB-INF/lib和WEB-INF/classes类优先的处理。jetty中父加载器优先的配置项可以通过环境变量
org.eclipse.jetty.server.webapp.parentLoaderPriority=false(默认)/true来设置
也可以通过
org.eclipse.jetty.webapp.WebAppContext.setParentLoaderPriority(boolean)方法来设置
优于该配置默认是false，因此在load class过程中优先使用WebAppClassLoader加载WEB-INF/lib和WEB-INF/classes中的类。 当将该配置项设为true时需要确认类加载顺序没有问题。
小结：
如果是parentfirst或者system_class并且不是server_class，则采用parentfirst策略加载；
如果是childfirst，则加载顺序为：WebAppClassLoader-->bootstraploader-->ExtClassLoader-->AppClassLoader
设置系统类
规范2中约定系统类不能被应用类覆盖，但是没有明确规定哪些时系统类，jetty中以类的package路径名来区分，当类的package路径名位包含于以下路径时，会被认为是系统类。WebAppContext中配置如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | private String[] _systemClasses = { "java." , "javax." , "org.mortbay." , "org.xml." , "org.w3c." , "org.apache.commons.logging." , "org.apache.log4j." }; |
因此，我们可以通过 org.eclipse.jetty.webapp.WebAppContext.setSystemClasses(String Array)或者org.eclipse.jetty.webapp.WebAppContext.addSystemClass(String)来设置系统类。 系统类是对多有应用都可见。
设置Server类
规范3中约定Server类不对任何应用可见。Jetty同样是用package路径名来区分哪些是Server类。WebAppContext中配置如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | private String[] _serverClasses = { "-org.mortbay.jetty.plus.annotation." , // don't hide "-org.mortbay.jetty.plus.jaas." , // don't hide "-org.mortbay.jetty.plus.naming." , // don't hide "-org.mortbay.jetty.plus.jaas." , // don't hide "-org.mortbay.jetty.servlet.DefaultServlet" , // don't hide "org.mortbay.jetty." , "org.slf4j." }; |
我们可以通过， org.eclipse.jetty.webapp.WebAppContext.setServerClasses(String Array) 或org.eclipse.jetty.webapp.WebAppContext.addServerClass(String)方法设置Server类。 注意，Server类是对所有应用都不可见的，但是WEB-INF/lib下的类可以替换Server类。
自定义WebApp ClassLoader
当默认的WebAppClassLoader不能满足需求时，可以自定义WebApp ClassLoader，不过Jetty建议自定义的ClassLoader要扩展于默认的WebAppClassLoader实现。
参考
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader/ 深入探讨Java类加载器
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