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从问题了解Jetty类加载机制

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  • May 10 / 2018
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从问题了解Jetty类加载机制

1、问题导出

由于机器的原因,将服务从一台机器迁移到另外的机器上,在迁移后,接受邮件请求,并将其发送出去的邮件基础服务 messages 不可使用了。现象就是服务仍旧可以接受请求,但不能异步的将邮件正常的发送出去,并报有以下错误。

image.png

针对以上错误,经过分析并查找原因,最终确定为是由于迁移后的jetty容器使用的是容器自带的 javax.mail.glassfish-1.4.1.v201005082020.jar,Jetty 容器优先加载容器中 lib 下的 javax.mail.internet. MimeMessage,而该类下,没有相应的方法,并且 WEB-INF/lib 下的 jar 包中类不能覆盖容器下 jar 包的类。

2、问题分析

image.png

那么有相应的方法,为什么还会报这样的错误:java.lang.NoSuchMethodError: javax.mail.internet.MimeMessage.setFrom(Ljava/lang/String;)V?最终怀疑是容器的问题,于是查看了所使用的 jetty 容器。

当前版本使用的 jetty 容器,比原来版本容器的 lib 下多个 jar 包:javax.mail.glassfish-1.4.1.v201005082020.jar,将该 jar 包下载下来,发现该包里面包含有相同的类,如下图所示:

image.png

MimeMessage 类,也确实有 setFrom 方法,但是没有参数是 String 的 setFrom 方法。

image.png

这说明 jetty 容器优先使用了容器中 lib 下的 jar,而非 WEB-INF/lib下的 jar,那么为什么优先使用 jetty 容器中 lib 下的 jar 包,而非 WEB-INF/lib 下的 jar 呢?

3、Jetty中lib下jar先于WEB-INF/lib下的jar加载

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.eclipse.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。下面我们先看一下关于 servlet 容器的 JSR 规范。

JSR 规范

Jetty 是 servlet 容器,这里查了一下 JSR315 servlet 3 中对 web application class loader 的要求:

Web Application Class Loader:

The class loader that a container uses to load a servlet in a WAR must allow the developer to load any resources contained in library JARs within the WAR following normal Java SE semantics using getResource. As described in the Java EE license agreement, servlet containers that are not part of a Java EE product should not allow the application to override Java SE platform classes, such as those in the java.* and javax.* namespaces.

不允许应用去覆盖 JAVA SE 的系统类

That Java SE does not allow to be modified. The container should not allow applications to override or access the container’s implementation classes.

不允许应用覆盖或存取容器的实现类

It is recommended also that the application class loader be implemented so that classes and resources packaged within the WAR are loaded in preference to classes and resources residing in container-wide library JARs. An implementation MUST also guarantee that for every web application deployed in a container, a call to Thread.currentThread.getContextClassLoader() MUST return a ClassLoader instance that implements the contract specified in this section.

每个应用调用 getContextClassLoader()返回的都应该是实现了本规范中定义的 class loader。

Furthermore, the ClassLoader instance MUST be a separate instance for each deployed web application.

每个应用的 class loader 必须要是独立的实例。

The container is required to set the thread context ClassLoader as described above before making any callbacks (including listener callbacks) into the web application, and set it back to the original ClassLoader, once the callback returns.

源码阅读

通过对 JSR 规范的理解,下面我们来阅读一下 Jetty 容器的代码实现,了解一下关于 JSR 规范的部分实现:

1、  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:

image.png

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。 系统类是对多应用都可见。

2、  Server类

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:

image.png

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。

3、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。这里我们来看一下 WebAppClassLoader:

WebAppClassLoader的构造器:

image.png

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。详细的加载过程请看 WebAppClassLoader的loadClass() 方法:

image.png

通过阅读源码,我们了解到,当在容器中启动一个服务的时候,容器的 jar 包和 class 文件加载顺序是:

  1. 优先加载 JDK 和 JRE 所需的 jar 包和 class 文件
  2. 加载容器所需的 jar 包和 class 文件
  3. 加载项目路径 /WEB-INF/class 下的文件
  4. 加载项目路径 /WEB-INF/lib 下的 jar 文件

注意:同一个文件夹下,jar包是按顺序从上到下依次加载

这里列举了启动一个 tomcat 服务的时候,jar 包和 class 文件的加载顺序:

  1. $java_home/lib 目录下的 java 核心 api
  2. $java_home/lib/ext 目录下的 java 扩展 jar 包
  3. java -classpath/-Djava.class.path 所指的目录下的类与 jar 包
  4. $CATALINA_HOME/common 目录下按照文件夹的顺序从上往下依次加载
  5. $CATALINA_HOME/server 目录下按照文件夹的顺序从上往下依次加载
  6. $CATALINA_BASE/shared 目录下按照文件夹的顺序从上往下依次加载
  7. 我们的项目路径 /WEB-INF/classes 下的 class 文件
  8. 我们的项目路径 /WEB-INF/lib下的 jar 文件

4总结

通过以上分析,对于该问题的最终的解释就是:jetty 容器中 lib 下的 jar 包先于 WEB-INF中lib 下 jar 包加载,而且 WEB-INF/lib下的 jar包中类不能覆盖容器下 jar 包的类。

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