Tomcat 源码分析（三）-（三）-自动加载类及检测文件变动原理

本文主要是介绍Tomcat 源码分析（三）-（三）-自动加载类及检测文件变动原理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Tomcat 源码分析（三）-WEB加载原理（三）

文章目录

• Tomcat 源码分析（三）-WEB加载原理（三）
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  • Tomcat 7 自动加载类及检测文件变动原理
  • • 关于开发工具中的自动加载
    • 分析Tomcat自动加载的实现
    • 检测文件变动分析
    • • WebappLoader 的初始化
      • WebappClassLoader 的 modified 方法-检测变动的代码
      • 关于当前资源信息获取
      • 关于已加载类的资源信息
    • 结束
  • 参考资料
  • • 源码分析三：web 应用加载原理

Tomcat 7 自动加载类及检测文件变动原理

关于开发工具中的自动加载

在常用的web应用开发工具（如 Eclipse、IntelJ ）中都有集成Tomcat，这样可以将开发的web项目直接发布到tomcat中去。这里会遇到一种情况，在修改了一个文件后，开发工具可以直接编译class文件发布到tomcat的web工程里面。如果tomcat没有配置自动加载功能，JVM中的还是就的class，就需要手动进行restart。

所以，这里说一下tomcat提供的配置自动加载的配置属性：

`<Context path="/HelloWorld" docBase="C:/apps/apache-tomcat/DeployedApps/HelloWorld" reloadable="true"/>`

就是reloadable="true"这个属性，这样 Tomcat 就会监控所配置的 web 应用实际路径下的/WEB-INF/classes和/WEB-INF/lib两个目录下文件的变动，如果发生变更 tomcat 将会自动重启该应用。

分析Tomcat自动加载的实现

自动加载的实现，先从Tomcat在启动之后会有一个后台线程，

ContainerBackgroundProcessor[StandardEngine[Catalina]]

定时【默认10秒】执行Engine、Host、Context、Wrapper 各容器组件及与它们相关的其它组件的 backgroundProcess 方法。- 这里开始分析。

这个方法被定义在，所有容器组件的父类org.apache.catalina.core.ContainerBase类的 backgroundProcess`方法中：

/**
*执行定期任务，如重新加载等。此方法将
*在该容器的类加载上下文中调用。意外的
*丢弃物将被捕获并记录。*/
@Override
public void backgroundProcess() {if (!getState().isAvailable())return;Cluster cluster = getClusterInternal();if (cluster != null) {try {cluster.backgroundProcess();} catch (Exception e) {log.warn(sm.getString("containerBase.backgroundProcess.cluster", cluster), e);}}//删减后的↓↓↓↓↓↓↓ 逐个调用内部相关的backgroundProcess()方法Loader loader = getLoaderInternal();loader.backgroundProcess();//**********现在要看看的是上面↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑这个的地方了*******Manager manager = getManagerInternal();manager.backgroundProcess();Realm realm = getRealmInternal();realm.backgroundProcess();//调用管道内左右阀的backgroundProcess()方法Valve current = pipeline.getFirst();while (current != null) {current.backgroundProcess();current = current.getNext();}//最后这里注册了一个Lifecycle.PERIODIC_EVENT事件  之前分析加载web是在这个事件的处理中fireLifecycleEvent(Lifecycle.PERIODIC_EVENT, null);
}

这里与自动加载的代码是Loader :Loader loader = getLoaderInternal();,loader.backgroundProcess();这两段。

这里看一下这个loader 变量是什么时候初始化的：【在StandardContext的startInternal 方法中】

if (getLoader() == null) {WebappLoader webappLoader = new WebappLoader(getParentClassLoader());webappLoader.setDelegate(getDelegate());setLoader(webappLoader);
}

这里可以看到这里这个设置的Loader 的类是WebappLoader。

然后具体的关联是在Loader的backgroundProcess()中：

//public class WebappLoader extends LifecycleMBeanBase implements Loader, PropertyChangeListener {
@Override
public void backgroundProcess() {if (reloadable && modified()) {try {Thread.currentThread().setContextClassLoader(WebappLoader.class.getClassLoader());if (container instanceof StandardContext) {((StandardContext) container).reload();}} finally {......}} else {closeJARs(false);}
}

这里可以看到，这里的条件是reloadable和modified()，这里的reloadable就是配置Context节点的reloadable属性值，而modified()这个方法是对检查文件变动的，之后会分析。

先来看一下，最终要执行的重新加载的方法：StandardContext类的reload():

public synchronized void reload() {
......// Stop accepting requests temporarily.setPaused(true);try {stop();} catch (LifecycleException e) {.......}try {start();} catch (LifecycleException e) {....... }setPaused(false);
......
}

这里的reload方法中，将执行stop方法将原有的该 web 应用停掉，再调用 start 方法启动该 Context 。

start方法，则会重新加载启动web应用。【就像之前分析的那样_(:з」∠)_】

检测文件变动分析

前面，进行reload重新启动web应用的条件为：if (reloadable && modified()) {,一个为配置值，另一个就是接下来要说的了。- modified()

//public class WebappLoader extends LifecycleMBeanBase  implements Loader, PropertyChangeListener {
public boolean modified() {return classLoader != null ? classLoader.modified() : false ;
}

这里进行判断的的实际方法是：WebappLoader 的实例变量 classLoader 的 modified 方法。

说明个Tomcat中加载器的东东，每个web应用会对一个Context节点，在JVM中就会对应一个org.apache.catalina.core.StandardContext对象，而每一个StandardContext对象内部都一个加载器实例loader实例变量。可以看到前面说明，这个loader实际上是WebappLoader对象。

而每一个 WebappLoader 对象内部关联了一个 classLoader 变量（就这这个类的定义中，可以看到该变量的类型是org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader）。

所以，这里一个web应用会对应一个StandardContext 一个WebappLoader 一个WebappClassLoader 。

WebappLoader 的初始化

WebappLoader的初始化在StandardContext 的初始化的时候已经完成了。上文中已有了：

if (getLoader() == null) {WebappLoader webappLoader = new WebappLoader(getParentClassLoader());webappLoader.setDelegate(getDelegate());setLoader(webappLoader);
}
......if ((loader != null) && (loader instanceof Lifecycle))((Lifecycle) loader).start();

这里要的代码是先初始化了，之后执行了loader的start()方法，因为WebappLoader 本身也是继承了LifecycleBase 类，所以这里的start()方法，最终也会执行到类自定义的startInternal 方法。

WebappLoader.startInternal ()方法的源码：

//public class WebappLoader extends LifecycleMBeanBase implements Loader, PropertyChangeListener {
@Override
protected void startInternal() throws LifecycleException {......// 为JNDI协议注册流处理程序工厂 ?? 啥意思啊 ╮(╯_╰)╭// Register a stream handler factory for the JNDI protocolURLStreamHandlerFactory streamHandlerFactory =DirContextURLStreamHandlerFactory.getInstance();......URL.setURLStreamHandlerFactory(streamHandlerFactory);......}// ********基于当前存储库列表构造类加载器*********需要看的就是这一段// Construct a class loader based on our current repositories listtry {classLoader = createClassLoader();   // 开始就调用了这个创建加载器的方法classLoader.setJarOpenInterval(this.jarOpenInterval);classLoader.setResources(container.getResources());classLoader.setDelegate(this.delegate);classLoader.setSearchExternalFirst(searchExternalFirst);if (container instanceof StandardContext) {classLoader.setAntiJARLocking(((StandardContext) container).getAntiJARLocking());classLoader.setClearReferencesRmiTargets(((StandardContext) container).getClearReferencesRmiTargets());classLoader.setClearReferencesStatic(((StandardContext) container).getClearReferencesStatic());classLoader.setClearReferencesStopThreads(((StandardContext) container).getClearReferencesStopThreads());classLoader.setClearReferencesStopTimerThreads(((StandardContext) container).getClearReferencesStopTimerThreads());classLoader.setClearReferencesHttpClientKeepAliveThread(((StandardContext) container).getClearReferencesHttpClientKeepAliveThread());classLoader.setClearReferencesObjectStreamClassCaches(((StandardContext) container).getClearReferencesObjectStreamClassCaches());}for (int i = 0; i < repositories.length; i++) {classLoader.addRepository(repositories[i]);}// Configure our repositoriessetRepositories();setClassPath();setPermissions();((Lifecycle) classLoader).start();// Binding the Webapp class loader to the directory context.....} catch (Throwable t) {......}setState(LifecycleState.STARTING);
}/*** Create associated classLoader. 创建关联的类加载器。* 这里反射实例化了一个WebappClassLoader 对象。*/private WebappClassLoaderBase createClassLoader()throws Exception {Class<?> clazz = Class.forName(loaderClass);  WebappClassLoaderBase classLoader = null;if (parentClassLoader == null) {parentClassLoader = container.getParentClassLoader();}Class<?>[] argTypes = { ClassLoader.class };Object[] args = { parentClassLoader };Constructor<?> constr = clazz.getConstructor(argTypes);classLoader = (WebappClassLoaderBase) constr.newInstance(args);return classLoader;}

这里，就分析了这个要使用的类的初始化过程了。

WebappClassLoader 的 modified 方法-检测变动的代码

可以再前边看到，判断文件变动的检测代码为modified()方法：

classLoader != null ? classLoader.modified() : false ；

就是这句代码，所以来看一下这个**classLoader.modified()**也就是WebappClassLoader 的：

public boolean modified() {......s// Checking for modified loaded resourcesint length = paths.length;int length2 = lastModifiedDates.length;if (length > length2)length = length2;
//****这里对比资源文件里面的文件的最后修改时间是否一致，以便判断是否变动****for (int i = 0; i < length; i++) {try {long lastModified =((ResourceAttributes) resources.getAttributes(paths[i])).getLastModified();if (lastModified != lastModifiedDates[i]) {......return (true);}} catch (NamingException e) {......return (true);}}length = jarNames.length;// Check if JARs have been added or removedif (getJarPath() != null) {try {NamingEnumeration<Binding> enumeration =resources.listBindings(getJarPath());int i = 0;while (enumeration.hasMoreElements() && (i < length)) {NameClassPair ncPair = enumeration.nextElement();String name = ncPair.getName();// Ignore non JARs present in the lib folderif (!name.endsWith(".jar"))continue;if (!name.equals(jarNames[i])) {// Missing JAR......return (true);}i++;}if (enumeration.hasMoreElements()) {while (enumeration.hasMoreElements()) {NameClassPair ncPair = enumeration.nextElement();String name = ncPair.getName();// Additional non-JAR files are allowedif (name.endsWith(".jar")) {// There was more JARslog.info("    Additional JARs have been added");return (true);}}} else if (i < jarNames.length) {// There was less JARslog.info("    Additional JARs have been added");return (true);}} catch (NamingException e) {.......}}// No classes have been modifiedreturn (false);
}

这段代码从总体上看共分成两部分，第一部分检查 web 应用中的 class 文件是否有变动，根据 class 文件的最近修改时间来比较，如果有不同则直接返回true，如果 class 文件被删除也返回true。

第二部分检查 web 应用中的 jar 文件是否有变动，如果有同样返回true。

这里的代码看起来，还是比较容易理解的╮(╯_╰)╭

关于当前资源信息获取

关于，检查文件变动的关键代码就是：

 long lastModified =((ResourceAttributes) resources.getAttributes(paths[i])).getLastModified();if (lastModified != lastModifiedDates[i]) {

WebappClassLoader 的实例变量resources中取出文件当前的最近修改时间，与 WebappClassLoader 原来缓存的该文件的最近修改时间做比较。

这里看一下 resources.getAttributes 方法：

这里的resources实际上的是javax.naming.directory.DirContext类，看下初始化的地方，在WebappLoader 的 startInternal 方法中：【就在上面的】

 classLoader.setResources(container.getResources()); //这里设置的，是在StandardContext初始化的时候((Lifecycle) classLoader).start();

**StandardContext 中 resources 是怎么赋值：**StandardContext 的 startInternal 方法中

// Add missing components as necessary
if (webappResources == null) {   // (1) Required by Loadertry {if ((getDocBase() != null) && (getDocBase().endsWith(".war")) &&(!(new File(getBasePath())).isDirectory()))setResources(new WARDirContext()); //我们常用的wer发布加载的是这个elsesetResources(new FileDirContext()); //默认的应用是文件发布的} catch (IllegalArgumentException e) {......ok = false;}
}
if (ok) {if (!resourcesStart()) {...... } //在这里做了初始化
}

这里会对resources进行赋值，并且初始化；看下resourcesStart()初始化的方法:

//public class StandardContext extends ContainerBase
public boolean resourcesStart() {
......try {ProxyDirContext proxyDirContext =new ProxyDirContext(env, webappResources);......// 中间的太多不知道啥的东西 (ノ｀Д)ノ super.setResources(proxyDirContext);   //要看的就只是这个} catch (Throwable t) {......}return (ok);
}

很明显，这里的resources 赋的是 proxyDirContext 对象，而 proxyDirContext 是一个代理对象，代理的就是 webappResources ，按上面的描述即org.apache.naming.resources.FileDirContext。

org.apache.naming.resources.FileDirContext继承自抽象父类org.apache.naming.resources.BaseDirContext，而 BaseDirContext 又实现了javax.naming.directory.DirContext接口。所以 JNDI 操作中的 lookup、bind、getAttributes、rebind、search 等方法都已经在这两个类中实现了。当然里面还有 JNDI 规范之外的方法如 list 等。

所以，接下来看看一下这个getAttributes 方法的调用。

最终都会调用到抽象方法 doGetAttributes 的。

//public abstract class BaseDirContext implements DirContext {
public final Attributes getAttributes(String name, String[] attrIds)throws NamingException {
......// Next do a standard lookupAttributes attrs = doGetAttributes(name, attrIds);

看一下FileDirContext 的doGetAttributes定义：

protected Attributes doGetAttributes(String name, String[] attrIds)throws NamingException {// Building attribute listFile file = file(name, true);if (file == null)         return null;return new FileResourceAttributes(file);
}

到这里就可以了，最终是调用了File的东西【java文件操作】。

实际就是根据传入的文件名查找目录下是否存在该文件，如果存在则返回包装了的文件属性对象 FileResourceAttributes 。 FileResourceAttributes 类实际是对java.io.File类做了一层包装。

关于已加载类的资源信息

还有两个内置变量paths和lastModifiedDates值究竟什么时候赋的呢？

说一下 WebappClassLoader 这个自定义类加载器的用法，在 Tomcat 中所有 web 应用内WEB-INF\classes目录下的 class 文件都是用这个类加载器来加载的，一般的自定义加载器都是覆写 ClassLoader 的 findClass 方法，这里也不例外。WebappClassLoader 覆盖的是 URLClassLoader 类的 findClass 方法，而在这个方法内部最终会调用findResourceInternal(String name, String path)方法：

// Register the full path for modification checking
// Note: Only syncing on a 'constant' object is needed
synchronized (allPermission) {int j;long[] result2 =new long[lastModifiedDates.length + 1];for (j = 0; j < lastModifiedDates.length; j++) {result2[j] = lastModifiedDates[j];}result2[lastModifiedDates.length] = entry.lastModified;lastModifiedDates = result2;String[] result = new String[paths.length + 1];for (j = 0; j < paths.length; j++) {result[j] = paths[j];}result[paths.length] = fullPath;paths = result;}

这里可以看到在**加载一个新的 class 文件时会给 WebappClassLoader 的实例变量lastModifiedDates和paths数组添加元素。**这里就解答了上面提到的文件变更比较代码的疑问。要说明的是在 tomcat 启动后 web 应用中所有的 class 文件并不是全部加载的，而是配置在 web.xml 中描述的需要与应用一起加载的才会立即加载，否则只有到该类首次使用时才会由类加载器加载。

而关于 jar 包文件变动的比较代码同 class 文件比较的类似，同样是取出当前 web 应用WEB-INF\lib目录下的所有 jar 文件，与 WebappClassLoader 内部缓存的jarNames数组做比较，如果文件名不同或新加或删除了 jar 文件都返回true。

这里 jarNames 变量的初始赋值代码在 WebappClassLoader 类的 addJar 方法中的开头部分…

最后这一点点，看不下去了 (╯‵□′)╯︵┻━┻

结束

2019-05-16 小杭

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参考资料

• 源码分析三：web 应用加载原理

  • 《Tomcat 7 中 web 应用加载原理（一）Context 构建》
  • 《Tomcat 7 中 web 应用加载原理（二）web.xml 解析》
  • 《Tomcat 7 中 web 应用加载原理（三）Listener、Filter、Servlet 的加载和调用》
  • 《Tomcat 7 自动加载类及检测文件变动原理》

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这篇关于Tomcat 源码分析（三）-（三）-自动加载类及检测文件变动原理的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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