java类加载器及tomcat为什么不用双亲委派

Java的类加载器体系以及Tomcat为何打破双亲委派模型，是理解Java类隔离机制和Web容器设计的关键。下面分别进行解释。

一、Java 类加载器与双亲委派模型

1. 类加载器层次结构

Java 默认提供了三个主要类加载器：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader） ：C++实现，负责加载<JAVA_HOME>/lib目录下的核心类库（如rt.jar），是所有类加载器的父类。
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader） ：Java实现，负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录下的扩展类库，父加载器为Bootstrap。
• 应用类加载器（Application ClassLoader） ：也称系统类加载器，负责加载用户类路径（ClassPath）下的类，父加载器为Extension。

2. 双亲委派模型的工作机制

当一个类加载器收到类加载请求时，它会先委托父加载器去加载，如果父加载器无法加载（抛出ClassNotFoundException），才由自己尝试加载。流程如下：

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请求 → 当前加载器 → 委派给父加载器 → … → 最终到达Bootstrap
→ 若Bootstrap无法加载 → 逐级回退，由子加载器尝试加载

3. 为什么采用双亲委派？

• 安全性：防止用户自定义的类替换核心API（如java.lang.Object）。因为双亲委派会优先让Bootstrap加载，保证了核心类库的统一性。
• 避免重复加载：确保同一个类在全系统中只被加载一次。

4. 加载过程？

类加载器负责将.class文件加载到JVM中，整个过程包括 加载（Loading）→ 连接（Linking）→ 初始化（Initialization）  三个主要阶段，其中连接又细分为 验证（Verification）→ 准备（Preparation）→ 解析（Resolution）

二、Tomcat 为什么要打破双亲委派？

Tomcat作为Web容器，需要同时部署多个Web应用，每个应用可能依赖不同版本的第三方库（如A应用使用Spring 4，B应用使用Spring 5），同时还要保证这些应用之间完全隔离，并且共享一些基础类库（如Servlet API、JSP API等）。如果完全遵循双亲委派，会导致以下问题：

1. 无法隔离应用：在双亲委派下，所有应用的类都会由相同的AppClassLoader或其父加载器加载，不同应用的同名类（但版本不同）会发生冲突。
2. 无法实现热部署：当重新部署一个应用时，需要卸载该应用的类。双亲委派中类一旦被父加载器加载，就无法被卸载。

因此，Tomcat必须打破双亲委派，自定义类加载器来满足Web容器的特殊需求。

三、Tomcat 的类加载器体系与打破机制

Tomcat设计了一套层次化的类加载器结构（以Tomcat 8为例）：

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Bootstrap
    │
    └── System (AppClassLoader)
            │
            └── Common
                    ├── Catalina
                    └── Shared
                            └── WebApp (每个Web应用一个实例)

• Common：加载$CATALINA_BASE/lib下的公共类库，供Tomcat服务器和所有Web应用共享。
• Catalina：加载Tomcat服务器内部实现所需的类（如catalina.jar），对Web应用不可见。
• Shared：加载所有Web应用共享的类库（如自定义的公共库），对Tomcat服务器内部不可见。
• WebApp：每个Web应用拥有独立的WebAppClassLoader，负责加载/WEB-INF/classes和/WEB-INF/lib下的类。

Tomcat 如何打破双亲委派？

WebAppClassLoader 打破了传统的双亲委派顺序：它首先尝试自己加载（即加载/WEB-INF/classes和/WEB-INF/lib下的类），如果找不到，才委托父加载器（通常是Shared）加载。这样做的目的是：

• 优先加载应用自身的类，实现应用之间的隔离。如果A应用和B应用有同名但不同版本的类，各自的WebAppClassLoader会独立加载，互不影响。
• 仍允许共享某些基础类：当应用自身的类加载不到时，仍然可以向上委托，让Common或System加载JDK和Tomcat的基础类（如Servlet API），避免重复加载。

这种策略可以总结为：先自加载，后委派，与标准的双亲委派（先委派后自加载）正好相反。

其他打破点

• Catalina 和 Shared 也打破了双亲委派吗？它们通常遵循标准的双亲委派，因为Tomcat需要确保内部实现（Catalina）不会被Web应用意外覆盖。只有WebAppClassLoader是主要打破点。

四、为什么Tomcat可以打破双亲委派？

双亲委派模型是Java官方推荐的实现，但并非强制约束。ClassLoader类允许子类重写loadClass()方法，从而改变加载顺序。Tomcat正是通过自定义类加载器（WebappClassLoader）重写了loadClass()，实现了优先自加载的逻辑。

五、总结

Tomcat打破双亲委派，本质是在隔离性与共享性之间找到平衡：既要让每个Web应用拥有独立的类空间，又要保证基础类库（如JDK、Servlet API）被所有应用共享，从而节省内存、避免冲突。这一设计也成为了其他Java Web容器（如Jetty、Undertow）的通用实践。