一、JVM类加载

1、Java字节码

Java代码会编译成class文件，我们可以直接用16进制查看器来查看class内容，我们也可以用 javap -verbose 来反编译成更易读的内容，如下所示：
源代码：

public class Math {
    public static final int initData = 666;
    public static User user = new User();
    public int compute() {  //一个方法对应一块栈帧内存区域
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 10;
        return c;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Math math = new Math();
        math.compute();
    }
}

对应的class文件，用16进制查看器查看：

class文件结构参照表如下图所示：

我们在对应class文件目录，执行javap -v Math.class，反解析Math.class后输出以下内容：

Classfile /C:/Users/16095/Desktop/jvm-study/target/classes/com/example/jvmstudy/class1/Math.class
  Last modified 2022-1-17; size 850 bytes
  MD5 checksum a81d3ee76a4e733666f2bb546ca2313b
  Compiled from "Math.java"
public class com.example.jvmstudy.class1.Math
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #8.#36         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #37            // com/example/jvmstudy/class1/Math
   #3 = Methodref          #2.#36         // com/example/jvmstudy/class1/Math."<init>":()V
   #4 = Methodref          #2.#38         // com/example/jvmstudy/class1/Math.compute:()I
   #5 = Class              #39            // com/example/jvmstudy/class1/User
   #6 = Methodref          #5.#36         // com/example/jvmstudy/class1/User."<init>":()V
   #7 = Fieldref           #2.#40         // com/example/jvmstudy/class1/Math.user:Lcom/example/jvmstudy/class1/User;
   #8 = Class              #41            // java/lang/Object
   #9 = Utf8               initData
  #10 = Utf8               I
  #11 = Utf8               ConstantValue
  #12 = Integer            666
  #13 = Utf8               user
  #14 = Utf8               Lcom/example/jvmstudy/class1/User;
  #15 = Utf8               <init>
  #16 = Utf8               ()V
  #17 = Utf8               Code
  #18 = Utf8               LineNumberTable
  #19 = Utf8               LocalVariableTable
  #20 = Utf8               this
  #21 = Utf8               Lcom/example/jvmstudy/class1/Math;
  #22 = Utf8               compute
  #23 = Utf8               ()I
  #24 = Utf8               a
  #25 = Utf8               b
  #26 = Utf8               c
  #27 = Utf8               main
  #28 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #29 = Utf8               args
  #30 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #31 = Utf8               math
  #32 = Utf8               MethodParameters
  #33 = Utf8               <clinit>
  #34 = Utf8               SourceFile
  #35 = Utf8               Math.java
  #36 = NameAndType        #15:#16        // "<init>":()V
  #37 = Utf8               com/example/jvmstudy/class1/Math
  #38 = NameAndType        #22:#23        // compute:()I
  #39 = Utf8               com/example/jvmstudy/class1/User
  #40 = NameAndType        #13:#14        // user:Lcom/example/jvmstudy/class1/User;
  #41 = Utf8               java/lang/Object
{
  public static final int initData;
    descriptor: I
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL
    ConstantValue: int 666
  public static com.example.jvmstudy.class1.User user;
    descriptor: Lcom/example/jvmstudy/class1/User;
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
  public com.example.jvmstudy.class1.Math();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/example/jvmstudy/class1/Math;
  public int compute();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: iconst_1
         1: istore_1
         2: iconst_2
         3: istore_2
         4: iload_1
         5: iload_2
         6: iadd
         7: bipush        10
         9: imul
        10: istore_3
        11: iload_3
        12: ireturn
      LineNumberTable:
        line 13: 0
        line 14: 2
        line 15: 4
        line 16: 11
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      13     0  this   Lcom/example/jvmstudy/class1/Math;
            2      11     1     a   I
            4       9     2     b   I
           11       2     3     c   I
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class com/example/jvmstudy/class1/Math
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
         7: astore_1
         8: aload_1
         9: invokevirtual #4                  // Method compute:()I
        12: pop
        13: return
      LineNumberTable:
        line 20: 0
        line 21: 8
        line 22: 13
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      14     0  args   [Ljava/lang/String;
            8       6     1  math   Lcom/example/jvmstudy/class1/Math;
    MethodParameters:
      Name                           Flags
      args
  static {};
    descriptor: ()V
    flags: ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=0, args_size=0
         0: new           #5                  // class com/example/jvmstudy/class1/User
         3: dup
         4: invokespecial #6                  // Method com/example/jvmstudy/class1/User."<init>":()V
         7: putstatic     #7                  // Field user:Lcom/example/jvmstudy/class1/User;
        10: return
      LineNumberTable:
        line 10: 0
}
SourceFile: "Math.java"

我们可以使用jclasslib插件，查看java class文件信息：

对于java字节码，我们不做过多讲解，感兴趣的可以详细参阅网上教程：https://note.youdao.com/ynoteshare/index.html?id=a21875fd4ab6e14a445d07e750cc6930&type=note&_time=1643114480025

2、类加载运行过程

当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时，首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。
用java命令执行代码运行的大体流程如下：

其中loadClass的类加载过程有如下几步： 加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

• 加载：在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法，new对象等等，在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
• 验证：校验字节码文件的正确性
• 准备：给类的静态变量分配内存，并赋予默认值
• 解析：将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法(符号引用，比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成)，动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用。
• 初始化：对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块。

类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。
注意：主类在运行过程中如果使用到其它类，会逐步加载这些类。jar包或war包里的类不是一次性全部加载的，是使用到时才加载，有点类似于懒加载，例如下面的例子，当调用B类时候，如果不实例化B对象，那么不会加载B类。如果实例化了B对象，这时才会加载B类。

public class TestDynamicLoad {
    static {
        System.out.println("*************load TestDynamicLoad************");
    }
    public static void main(String[] args) {
        new A();
        System.out.println("*************load test************");
        B b = null;  //B不会加载，除非这里执行 new B()
    }
}
class A {
    static {
        System.out.println("*************load A************");
    }
    public A() {
        System.out.println("*************initial A************");
    }
}
class B {
    static {
        System.out.println("*************load B************");
    }
    public B() {
        System.out.println("*************initial B************");
    }
}

运行结果：

*************load TestDynamicLoad************
*************load A************
*************initial A************
*************load test************

3、类加载器分类

上面的类加载过程主要通过类加载器实现，java里有下面几种类加载器：

• 引导类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等
• 扩展类加载器：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包
• 应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类
• 自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

我们先通过一段代码，看看不同类的类加载器各是什么：

public class TestJDKClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.class.getClassLoader());
        System.out.println(com.sun.crypto.provider.DESKeyFactory.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println(TestJDKClassLoader.class.getClassLoader().getClass().getName());
        System.out.println();
        ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        ClassLoader appClassLoaderParent = appClassLoader.getParent();
        ClassLoader extClassloaderParent = appClassLoaderParent.getParent();
        System.out.println("应用程序加载器: " + appClassLoader);
        System.out.println("the appClassLoader 父加载器: " + appClassLoaderParent);
        System.out.println("the extClassloader 父加载器 : " + extClassloaderParent);
        System.out.println();
        System.out.println("bootstrapLoader加载以下文件：");
        URL[] urls = Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs();
        for (int i = 0; i < urls.length; i++) {
            System.out.println(urls[i]);
        }
        System.out.println();
        System.out.println("extClassloader加载以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.ext.dirs"));
        System.out.println();
        System.out.println("appClassLoader加载以下文件：");
        System.out.println(System.getProperty("java.class.path"));
    }
}

输出：

null
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader
sun.misc.Launcher$AppClassLoader
应用程序加载器: sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
the appClassLoader 父加载器: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@5674cd4d
the extClassloader 父加载器 : null
bootstrapLoader加载以下文件：
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/resources.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/rt.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/sunrsasign.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/jsse.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/jce.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/charsets.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/lib/jfr.jar
file:/E:/jdk8/jdk/jre/classes
extClassloader加载以下文件：
E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext;C:\WINDOWS\Sun\Java\lib\ext
appClassLoader加载以下文件：
E:\jdk8\jdk\jre\lib\charsets.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\deploy.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\cldrdata.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\dnsns.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\jaccess.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\jfxrt.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\localedata.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\nashorn.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\sunec.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\ext\zipfs.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\javaws.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\jce.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\jfr.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\jfxswt.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\jsse.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\management-agent.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\plugin.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\resources.jar;E:\jdk8\jdk\jre\lib\rt.jar;C:\Users\16095\Desktop\jvm-study\target\classes;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-starter-web\2.6.2\spring-boot-starter-web-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-starter\2.6.2\spring-boot-starter-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot\2.6.2\spring-boot-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-autoconfigure\2.6.2\spring-boot-autoconfigure-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-starter-logging\2.6.2\spring-boot-starter-logging-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-classic\1.2.9\logback-classic-1.2.9.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\ch\qos\logback\logback-core\1.2.9\logback-core-1.2.9.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\apache\logging\log4j\log4j-to-slf4j\2.17.0\log4j-to-slf4j-2.17.0.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\apache\logging\log4j\log4j-api\2.17.0\log4j-api-2.17.0.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\slf4j\jul-to-slf4j\1.7.32\jul-to-slf4j-1.7.32.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\jakarta\annotation\jakarta.annotation-api\1.3.5\jakarta.annotation-api-1.3.5.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\yaml\snakeyaml\1.29\snakeyaml-1.29.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-starter-json\2.6.2\spring-boot-starter-json-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\core\jackson-databind\2.13.1\jackson-databind-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\core\jackson-annotations\2.13.1\jackson-annotations-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\core\jackson-core\2.13.1\jackson-core-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\datatype\jackson-datatype-jdk8\2.13.1\jackson-datatype-jdk8-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\datatype\jackson-datatype-jsr310\2.13.1\jackson-datatype-jsr310-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\com\fasterxml\jackson\module\jackson-module-parameter-names\2.13.1\jackson-module-parameter-names-2.13.1.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\boot\spring-boot-starter-tomcat\2.6.2\spring-boot-starter-tomcat-2.6.2.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\apache\tomcat\embed\tomcat-embed-core\9.0.56\tomcat-embed-core-9.0.56.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\apache\tomcat\embed\tomcat-embed-el\9.0.56\tomcat-embed-el-9.0.56.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\apache\tomcat\embed\tomcat-embed-websocket\9.0.56\tomcat-embed-websocket-9.0.56.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-web\5.3.14\spring-web-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-beans\5.3.14\spring-beans-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-webmvc\5.3.14\spring-webmvc-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-aop\5.3.14\spring-aop-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-context\5.3.14\spring-context-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-expression\5.3.14\spring-expression-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\slf4j\slf4j-api\1.7.32\slf4j-api-1.7.32.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-core\5.3.14\spring-core-5.3.14.jar;C:\Users\16095\.m2\repository\org\springframework\spring-jcl\5.3.14\spring-jcl-5.3.14.jar;E:\idea\IntelliJ IDEA 2021.2\lib\idea_rt.jar

4、类加载器初始化过程

前面我们提到过，引导类加载器由C++实现，引导类加载器会加载一个JVM启动器sun.misc.Launcher。
在Launcher构造方法内部，其创建了两个类加载器，分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。
JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程序。
部分代码如下：

//Launcher的构造方法
public Launcher() {
    Launcher.ExtClassLoader var1;
    try {
        //构造扩展类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为null
        var1 = Launcher.ExtClassLoader.getExtClassLoader();
    } catch (IOException var10) {
        throw new InternalError("Could not create extension class loader", var10);
    }
    try {
        //构造应用类加载器，在构造的过程中将其父加载器设置为ExtClassLoader，
        //Launcher的loader属性值是AppClassLoader，我们一般都是用这个类加载器来加载我们自己写的应用程序
        this.loader = Launcher.AppClassLoader.getAppClassLoader(var1);
    } catch (IOException var9) {
        throw new InternalError("Could not create application class loader", var9);
    }
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(this.loader);
    String var2 = System.getProperty("java.security.manager");
    。。。 。。。 //省略一些不需关注代码
}

5、双亲委派机制

前边我们提到过，JVM有四种类加载器，那么这几种类加载器是怎么工作的呢？我们自己写的Java类会用哪个类加载器加载呢？这就要提到双亲委派机制了，如图所示：

在加载类时，会先委托父加载器进行加载，如果所有父加载器在自己的加载路径下找不到，那么就会逐级回退，由子类加载器加载。双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载。
我们看一下源码，在ClassLoader类里有个loadClass方法：

//ClassLoader的loadClass方法，里面实现了双亲委派机制
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // 检查当前类加载器是否已经加载了该类
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {  //如果当前加载器父加载器不为空则委托父加载器加载该类
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {  //如果当前加载器父加载器为空则委托引导类加载器加载该类
                    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();
                //都会调用URLClassLoader的findClass方法在加载器的类路径里查找并加载该类
                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) {  //不会执行
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

双亲委派机制的好处？

• 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String类不会被加载。
• 避免类重复加载：当父类加载器加载了该类时，就不需要子类加载了，保证被加载类的唯一性。

我们看一个例子，我们自定义一个java.lang.String，这个类的全类名跟JDK自带的String类一模一样，当我们在自己的String类里写方法时，会执行成功吗？不会，因为自己的String类永远不会被加载，代码：

package java.lang;
/**
 * @author liwq
 * @description
 * @date 2022-01-18 17:18
 */
public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("自己的String类");
    }
}

执行结果：

错误: 在类 java.lang.String 中找不到 main 方法, 请将 main 方法定义为:
   public static void main(String[] args)
否则 JavaFX 应用程序类必须扩展javafx.application.Application

6、如何自定义类加载器

我们想实现一个功能，自定义类加载器，加载我们制定磁盘的class文件，如何实现？
自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类，该类有两个核心方法，一个是loadClass(String, boolean)，实现了双亲委派机制，还有一个方法是findClass，默认实现是空方法，所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。
下面的例子里，我们在指定路径F盘放一个Member1类class文件，然后由我们自定义的类加载器去加载，运行后我们发现，加载Member1类用的是我们自定义的那个类加载器：

package com.example.jvmstudy.class1;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * @author liwq
 * @description
 * @date 2022-01-18 17:47
 */
public class MyClassLoaderTest {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;
        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }
        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;
        }
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                //defineClass将一个字节数组转为Class对象，这个字节数组是class文件读取后最终的字节数组。
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }
    }
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        //初始化自定义类加载器，会先初始化父类ClassLoader，其中会把自定义类加载器的父加载器设置为应用程序类加载器AppClassLoader
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("F:/test");
        //F盘创建 F:\test\com\example\jvmstudy\class1 几级目录，将Member类的复制类Member.class丢入该目录
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.example.jvmstudy.class1.Member1");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", null);
        method.invoke(obj, null);
        System.out.println(clazz.getClassLoader().getClass().getName());
    }
}

运行结果：

hello my name is wangwang
com.example.jvmstudy.class1.MyClassLoaderTest$MyClassLoader

7、需要打破双亲委派机制的场景

以Tomcat类加载为例，Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行？
我们思考一下：Tomcat是个web容器， 那么它要解决什么问题：
1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则，如果服务器有10个应用程序，那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
3. web容器也有自己依赖的类库，不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑，应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
4. web容器要支持jsp的修改，我们知道，jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情， web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。
再看看我们的问题：Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行？
答案是不行的。为什么？
第一个问题，如果使用默认的类加载器机制，那么是无法加载两个相同类库的不同版本的，默认的类加器是不管你是什么版本的，只在乎你的全限定类名，并且只有一份。
第二个问题，默认的类加载器是能够实现的，因为他的职责就是保证唯一性。
第三个问题和第一个问题一样。
我们再看第四个问题，我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载，jsp 文件其实也就是class文件，那么如果修改了，但类名还是一样，类加载器会直接取方法区中已经存在的，修改后的jsp是不会重新加载的。那么怎么办呢？我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器，所以你应该想到了，每个jsp文件对应一个唯一的类加载器，当一个jsp文件修改了，就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器，重新加载jsp文件。

tomcat的几个主要类加载器：

• commonLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问；
• catalinaLoader：Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见；
• sharedLoader：各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见；
• WebappClassLoader：各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见，比如加载war包里相关的类，每个war包应用都有自己的WebappClassLoader，实现相互隔离，比如不同war包应用引入了不同的spring版本，这样实现就能加载各自的spring版本；

从图中的委派关系中可以看出：
CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用，而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己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。
而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。
tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗？答案是：违背了。
很显然，tomcat 不是这样实现，tomcat 为了实现隔离性，没有遵守这个约定，每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件，不会传递给父类加载器，打破了双亲委派机制。

8、如何打破双亲委派机制

前面我们用Tomcat的例子，阐述了需要打破双亲委派机制的场景，那么如何打破双亲委派机制呢？很简单，我们重写自定义类加载器的loadClass方法即可（Tomcat有自己的实现方法，但我们这里不做详细介绍）。
注意：同一个JVM内，两个相同包名和类名的类对象可以共存，因为他们的类加载器可以不一样，所以看两个类对象是否是同一个，除了看类的包名和类名是否都相同之外，还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。
下面的例子里，有一个tomcat文件夹，两个项目project1 和project2，但是要让两个不同的加载器去加载，模拟实现Tomcat的webappClassLoader加载自己war包应用内不同版本类实现相互共存与隔离：

package com.example.jvmstudy.class1;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;
/**
 * @author liwq
 * @description 打破双亲委派机制
 * @date 2022-01-19 9:50
 */
public class MyClassLoaderTestBroke {
    static class MyClassLoader extends ClassLoader {
        private String classPath;
        public MyClassLoader(String classPath) {
            this.classPath = classPath;
        }
        private byte[] loadByte(String name) throws Exception {
            name = name.replaceAll("\\.", "/");
            FileInputStream fis = new FileInputStream(classPath + "/" + name + ".class");
            int len = fis.available();
            byte[] data = new byte[len];
            fis.read(data);
            fis.close();
            return data;
        }
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            try {
                byte[] data = loadByte(name);
                return defineClass(name, data, 0, data.length);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                throw new ClassNotFoundException();
            }
        }
        /**
         * 重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载
         *
         * @param name
         * @param resolve
         * @return
         * @throws ClassNotFoundException
         */
        protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
            synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
                // First, check if the class has already been loaded
                Class<?> c = findLoadedClass(name);
                if (c == null) {
                    // If still not found, then invoke findClass in order
                    // to find the class.
                    long t1 = System.nanoTime();
                    //非自定义的类还是走双亲委派加载
                    if (!name.startsWith("com.example.jvmstudy.class1")) {
                        c = this.getParent().loadClass(name);
                    } else {
                        c = findClass(name);
                    }
                    // this is the defining class loader; record the stats
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                    sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
                }
                if (resolve) {
                    resolveClass(c);
                }
                return c;
            }
        }
    }
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader("F:/test/tomcat/project1");
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.example.jvmstudy.class1.Member1");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", null);
        method.invoke(obj, null);
        System.out.println("project1:");
        System.out.println(clazz.getClassLoader());
        System.out.println();
        MyClassLoader classLoader1 = new MyClassLoader("F:/test/tomcat/project2");
        Class clazz1 = classLoader1.loadClass("com.example.jvmstudy.class1.Member1");
        Object obj1 = clazz1.newInstance();
        Method method1 = clazz1.getDeclaredMethod("sayHello", null);
        method1.invoke(obj1, null);
        System.out.println("project2:");
        System.out.println(clazz1.getClassLoader());
    }
}

运行结果：

hello my name is wangwang
project1:
com.example.jvmstudy.class1.MyClassLoaderTestBroke$MyClassLoader@a09ee92
hello my name is wangwang
project2:
com.example.jvmstudy.class1.MyClassLoaderTestBroke$MyClassLoader@4a574795