Tomcat的加载器（standard web application loader）

Tomcat加载一个servlet容器需要一个特定的容器，而不是使用系统的加载器。

这个是为什么呢？

1.安全考虑：使用系统的加载器的话，servlet就可以进入java虚拟机的classpath环境下面的任何类和类库，这样会带来安全隐患。而servlet只可以访问WEB-INF/目录下的类和部署在WEB-INF/lib下的类库。

2. 加载器实现了org.apache.catalina.loader.Reloader接口。也就是说，在servlet发生变化的时候，被改动的时候会重新加载。

首先，先说一下java的加载器

在每次创建一个Java类的实例时候，必须先将该类加载到内存中。Java虚拟机（JVM）使用类加载器来加载类。Java加载器在Java核心类库和CLASSPATH环境下面的所有类中查找类。如果需要的类找不到，会抛出java.lang.ClassNotFoundException异常。 JVM使用了三种类加载器：bootstrap类加载器、extension类加载器和systen类加载器。

这三个加载器是父子关系，其中bootstrap类加载器在顶端，而system加载器在结构的最底层。 

1.bootstrap类加载器--用于引导JVM，一旦调用java.exe程序，bootstrap类加载器就开始工作。因此，它必须使用本地代码实现，然后加载JVM需要的类到函数中。另外，它还负责加载所有的Java核心类，例如java.lang和java.io包。另外bootstrap类加载器还会查找核心类库如rt.jar、i18n.jar等，这些类库根据JVM和操作系统来查找。

2.extension类加载器负责加载标准扩展目录下面的类。这样就可以使得编写程序变得简单，只需把JAR文件拷贝到扩展目录下面即可，类加载器会自动的在下面查找。不同的供应商提供的扩展类库是不同的，Sun公司的JVM的标准扩展目录是/jdk/jre/lib/ext。

3.system加载器是默认的加载器，它在环境变量CLASSPATH目录下面查找相应的类。 

委派模型(delegatio model)

每次一类需要加载，system类加载器首先调用。但是，它不会马上加载类。相反，它委派该任务给它的父类extension类加载器。extension类加载器也把任务委派给它的父类bootstrap类加载器。因此，bootstrap类加载器总是首先加载类。如果bootstrap类加载器不能找到所需要的类的extension类加载器会尝试加载类。如果扩展类加载器也失败，system类加载器将执行任务。如果系统类加载器找不到类，一个java.lang.ClassNotFoundException异常。为什么需要这样的往返模式？
委派模型对于安全性是非常重要的。如你所知，可以使用安全管理器来限制访问某个目录。现在，恶意的意图有人能写出一类叫做java.lang.Object，可用于访问任何在硬盘上的目录。因为JVM的信任java.lang.Object类，它不会关注这方面的活动。因此，如果自定义java.lang.Object被允许加载的安全管理器将很容易瘫痪。幸运的是，这将不会发生，因为委派模型会阻止这种情况的发生。下面是它的工作原理。 当自定义java.lang.Object类在程序中被调用的时候，system类加载器将该请求委派给extension类加载器，然后委派给bootstrap类加载器。这样bootstrap类加载器先搜索的核心库，找到标准java.lang.Object并实例化它。这样，自定义java.lang.Object类永远不会被加载.

Tomcat在这个基础上做了扩展

1. 要制定类加载器的某些特定规则 

2. 缓存以前加载的类 

3. 事先加载类以预备使用

Loader接口

一个Tomcat类加载器表示一个Web应用程序加载器，而不是一个类加载器。一个加载器必须实现org.apache.catalina.Loader接口。加载器的实现使用定制的类加载器org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader。可以使用Loader接口的getClassLoader方法获取一个网络加载器ClassLoader。

值得一提的是Loader接口定义了一系列方法跟库协作。Web应用程序的WEB-INF/classes 和 WEB-INF/lib目录作为库添加上。Loader接口的addReposity方法用于添加一个库，findRepositories方法用于返回一个所有库的队列.

一个Tomcat的加载器通常跟一个上下文相关联，Loader接口的和getContainer及setContainer方法是建立此关联。一个加载器还可以支持重新加载，如果在上下文中的一个或多个类被修改。新类将被重新加载而不需要不重新启动Tomcat加载。为了达到重新加载的目的，Loader接口有修改方法。在加载器的实现中，如果在其库中一个或多个类别已被修改，modeify方法必须返回true，因此需要重新加载。一个加载器自己进行重新加载，而是调用上下文接口的重载方法。另外两种方法，setReloadable和getReloadable，用于确定加载器中是否可以使用重加载。默认情况下，重载机制并未启用。因此，要使得上下文启动重载机制，需要在server.xml文件添加一些元素如下：

<Context path="/myApp" docBase="myApp" debug="0" reloadable="true"/>

WebappLoader

org.apache.catalina.loader.WebappLoader类是Loader接口的实现，它表示一个web应用程序的加载器，负责给web应用程序加载类。WebappLoader创建一个org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader类的实例作为它的类加载器。像其他的Catalina组件一样，WebappLoader实现了org.apache.catalina.Lifecycle接口，关联容器启动和停止。WebappLoader类还实现了java.lang.Runnable接口，所以可以通过一个线程来重复的调用modified方法，如果modified方法返回true，WebappLoader实例通知它的关联容器。类通过上下文重新加载自己，而不是WebappLoader。

WebappLoader类的start方法被调用的时候，将会完成下面几项重要任务：

1. 创建一个类加载器 

2. 设置库 

3. 设置类路径 

4. 设置访问权限 

5. 开启一个新线程用来进行自动重载

开启自动重载线程

WebappLoader支持自动重载，如果WEB-INF/classes或者WEB-INF/lib目录被重新编译过，在不重启Tomcat的情况下必须自动重新载入这些类。为了实现这个目的，WebappLoader有一个单独的线程每个x秒会检查源的时间戳。x的值由checkInterval变量定义，它的默认值是15，也就是每隔15秒会进行一次检查是否需要自动重载。该类还提供了两个方法getCheckInterval和setCheckInterval方法来访问或者设置checkInterval的值。

WebappClassLoader

类org.apache.catalina.loader.WebappClassLoader表示在一个web应用程序中使用的加载器。WebappClassLoader类继承了java.net.URLClassLoader类，该类在前面章节中用于加载Java类。

WebappClassLoader被可以的进行了优化和安全方面的考虑。例如它缓存了以前加载的类以改进性能，下一次收到第一次没有找到的类的请求的时候，可以直接抛出ClassNotFound异常。WebappClassLoader在源列表以及特定的JAR文件中查找类。
处于安全性的考虑，WebappClassLoader类不允许一些特定的类被加载。这些类被存储在一个String类型的数组中，现在仅仅有一个成员。

摘自：how tomcat works