14、Tomcat如何隔离Web应用?

首先让我们思考这 一下这几个问题:

  1. 假如我们在Tomcat中运行了两个Web应用程序,两个Web应用中有同名的Servlet,但是功能不同, Tomcat需要同时加载和管理这两个同名的Servlet类,保证它们不会冲突,因此Web应用之间的类需要隔离
  2. 假如两个Web应用都依赖同一个第三方的JAR包,比如Spring,那Spring的JAR包被加载到内存后, Tomcat要保证这两个Web应用能够共享,也就是说Spring的JAR包只被加载一次,否则随着依赖的第三方 JAR包增多,JVM的内存会膨胀。
  3. 跟JVM一样,我们需要隔离Tomcat本身的类和Web应用的类

Tomcat类加载器的层次结构

WebAppClassLoader( 隔离不同的Web应用程序)

假如我们使用JVM默认AppClassLoader来加载Web应用,AppClassLoader只能加载 一个Servlet类,在加载第二个同名Servlet类时,AppClassLoader会返回第一个Servlet类的Class实例,这是 因为在AppClassLoader看来,同名的Servlet类只被加载一次。

因此Tomcat的解决方案是自定义一个类加载器WebAppClassLoader, 并且给每个Web应用创建一个类加载 器实例,Context容器组件对应一个Web应用,因此,每个Context容器负责创建和维护一个 WebAppClassLoader加载器实例。这背后的原理是,不同的加载器实例加载的类被认为是不同的类,即使 它们的类名相同。这就相当于在Java虚拟机内部创建了一个个相互隔离的Java类空间,每一个Web应用都有 自己的类空间,Web应用之间通过各自的类加载器互相隔离。

SharedClassLoader(实现不同的Web应用程序的共享)

在双亲委托机制里,各个子加载器都可以通过父加载器去加载类,只要把需要共享的类放到父加载器的加载路径下就可以实现两个Web应用能够共享。

因此Tomcat的设计者又加了一个 类加载器SharedClassLoader,作为WebAppClassLoader的父加载器,专门来加载Web应用之间共享的类。

如果WebAppClassLoader自己没有加载到某个类,就会委托父加载器SharedClassLoader去加载这个类, SharedClassLoader会在指定目录下加载共享类,之后返回给WebAppClassLoader,这样共享的问题就解决 了。

CatalinaClassloader(隔离Tomcat本身的类和Web应用程序)

要共享可以通过父子关系,要 隔离那就需要兄弟关系了。兄弟关系就是指两个类加载器是平行的,它们可能拥有同一个父加载器,但是两 个兄弟类加载器加载的类是隔离的。基于此Tomcat又设计一个类加载器CatalinaClassloader,专门来加载 Tomcat自身的类。

CommonClassLoader(实现Tomcat和各Web应用程序之间的共享)

增加一个CommonClassLoader,作为CatalinaClassloader和SharedClassLoader的父加载 器。CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader 使用,而 CatalinaClassLoader和SharedClassLoader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。

Spring加载问题

如果有 10 个 Web 应用程序都用到了spring的话,可以把Spring的jar包放到 common 或 shared 目录下让这些程序共享。Spring 的作用是管理每个web应用程序的bean,getBean时自然要能访问到应用程序的类,而用户的程序显然是放在 /WebApp/WEB-INF 目录中的(由 WebAppClassLoader 加载),那么在 CommonClassLoader 或 SharedClassLoader 中的 Spring 容器如何去加载并不在其加载范围的用户程序(/WebApp/WEB-INF/)中的Class呢?

解答

spring根本不会去管自己被放在哪里,它统统使用线程上下文加载器来加载类,而TCCL默认设置为了WebAppClassLoader,也就是说哪个WebApp应用调用了spring,spring就去取该应用自己的WebAppClassLoader来加载bean

线程上下文加载器

它是一种类加载器传递机制。因为这个类加载器保存在线程私有数据里,只要是同一个线程,一旦设置了线程上下文加载器,在线程后续执 行过程中就能把这个类加载器取出来用。因此Tomcat为每个Web应用创建一个WebAppClassLoarder类加载 器,并在启动Web应用的线程里设置线程上下文加载器,这样Spring在启动时就将线程上下文加载器取出来,用来加载Bean。Spring取线程上下文加载的代码如下:

cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
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