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spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS); break; default:contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS); break; case REACTIVE:其实上面这段代码,如果只要分析tomcat内容的话,只需要关注两个内容即可,上下文是如何创建的,上下文是如何刷新的,分别对应的方法就是createApplicationContext() 和refreshContext(context),接下来我们来看看这两个方法做了什么。protectedConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext(){Class<!--?--> contextCla

前言

我们知道SpringBoot给我们带来了一个全新的开发体验,我们可以直接把web程序达成jar包,直接启动,这就得益于SpringBoot内置了容器,可以直接启动,本文将以Tomcat为例,来看看SpringBoot是如何启动Tomcat的,同时也将展开学习下Tomcat的源码,了解Tomcat的设计。

从 Main 方法说起

用过SpringBoot的人都知道,首先要写一个main方法来启动

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(1)

我们直接点击run方法的源码,跟踪下来,发下最终 的run方法是调用ConfigurableApplicationContext方法,源码如下:

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {     StopWatch stopWatch = new StopWatch();     stopWatch.start();     ConfigurableApplicationContext context = null;     CollectionexceptionReporters = new ArrayList<>();     //设置系统属性『java.awt.headless』,为true则启用headless模式支持     configureHeadlessProperty();     //通过*SpringFactoriesLoader*检索*META-INF/spring.factories*,        //找到声明的所有SpringApplicationRunListener的实现类并将其实例化,        //之后逐个调用其started()方法,广播SpringBoot要开始执行了     SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);     //发布应用开始启动事件     listeners.starting();     try {     //初始化参数       ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);       //创建并配置当前SpringBoot应用将要使用的Environment(包括配置要使用的PropertySource以及Profile)         //并遍历调用所有的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法,广播Environment准备完毕。       ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners  applicationArguments);       configureIgnoreBeanInfo(environment);       //打印banner       Banner printedBanner = printBanner(environment);       //创建应用上下文       context = createApplicationContext();       //通过*SpringFactoriesLoader*检索*META-INF/spring.factories*,获取并实例化异常分析器       exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class           new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }  context);       //为ApplicationContext加载environment,之后逐个执行ApplicationContextInitializer的initialize()方法来进一步封装ApplicationContext,         //并调用所有的SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法,【EventPublishingRunListener只提供了一个空的contextPrepared()方法】,         //之后初始化IoC容器,并调用SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法,广播ApplicationContext的IoC加载完成,         //这里就包括通过**@EnableAutoConfiguration**导入的各种自动配置类。       prepareContext(context  environment  listeners  applicationArguments  printedBanner);       //刷新上下文       refreshContext(context);       //再一次刷新上下文 其实是空方法,可能是为了后续扩展。       afterRefresh(context  applicationArguments);       stopWatch.stop();       if (this.logStartupInfo) {         new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog()  stopWatch);       }       //发布应用已经启动的事件       listeners.started(context);       //遍历所有注册的ApplicationRunner和CommandLineRunner,并执行其run()方法。         //我们可以实现自己的ApplicationRunner或者CommandLineRunner,来对SpringBoot的启动过程进行扩展。       callRunners(context  applicationArguments);     }     catch (Throwable ex) {       handleRunFailure(context  ex  exceptionReporters  listeners);       throw new IllegalStateException(ex);     }     try {     //应用已经启动完成的监听事件       listeners.running(context);     }     catch (Throwable ex) {       handleRunFailure(context  ex  exceptionReporters  null);       throw new IllegalStateException(ex);     }     return context;   }

其实这个方法我们可以简单的总结下步骤为 > 1. 配置属性 > 2. 获取监听器,发布应用开始启动事件 > 3. 初始化输入参数 > 4. 配置环境,输出banner > 5. 创建上下文 > 6. 预处理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 发布应用已经启动事件 > 10. 发布应用启动完成事件

其实上面这段代码,如果只要分析tomcat内容的话,只需要关注两个内容即可,上下文是如何创建的,上下文是如何刷新的,分别对应的方法就是createApplicationContext() 和refreshContext(context),接下来我们来看看这两个方法做了什么。

protectedConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext(){

Class<!--?--> contextClass = this.applicationContextClass; if (contextClass == null) { try { switch (this.webApplicationType) { case SERVLET:

contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS); break; case REACTIVE:

contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS); break; default:

contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);

}

} catch (ClassNotFoundException ex) { throw new IllegalStateException( "Unable create a default ApplicationContext " "please specify an ApplicationContextClass"

ex);

}

} return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);

}

这里就是根据我们的webApplicationType 来判断创建哪种类型的Servlet 代码中分别对应着Web类型(SERVLET) 响应式Web类型(REACTIVE) 非Web类型(default) 我们建立的是Web类型,所以肯定实例化 DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS指定的类,也就是AnnotationConfigServletWebserverApplicationContext类,我们来用图来说明下这个类的关系

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(2)


通过这个类图我们可以知道,这个类继承的是ServletWebServerApplicationContext 这就是我们真正的主角,而这个类最终是继承了AbstractApplicationContext,了解完创建上下文的情况后,我们再来看看刷新上下文,相关代码如下:

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(3)

这里还是直接传递调用本类的refresh(context)方法,最后是强转成父类AbstractApplicationContext调用其refresh()方法 该代码如下:

// 类:AbstractApplicationContext

publicvoidrefresh()throwsBeansException IllegalStateException{

synchronized (this.startupShutdownMonitor) {

// Prepare this context for refreshing.

prepareRefresh();

// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.

ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

// Prepare the bean factory for use in this context.

prepareBeanFactory(beanFactory);

try {

// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.

postProcessBeanFactory(beanFactory);

// Invoke factory processors registered as beans in the context.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

// Register bean processors that intercept bean creation.registerBeanPostProcessors(beanFactory);

// Initialize message source for this context.initMessageSource();

// Initialize event multicaster for this context.initApplicationEventMulticaster();

// Initialize other special beans in specific context subclasses.这里的意思就是调用各个子类的onRefresh()onRefresh();

// Check for listener beans and register them.registerListeners();

// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

// Last step: publish corresponding event.finishRefresh();

}

catch (BeansException ex) {

if (logger.isWarnEnabled()) {

logger.warn("Exception encountered during context initialization - "

"cancelling refresh attempt: " ex);

}

// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.destroyBeans();

// Reset 'active' flag.cancelRefresh(ex);

// Propagate exception to caller.throw ex;

}

finally {

// Reset common introspection caches in Spring's core since we// might not ever need metadata for singleton beans anymore...resetCommonCaches();

}

}

}


这里我们看到onRefresh()方法是调用其子类的实现,根据我们上文的分析,我们这里的子类是ServletWebServerApplicationContext。

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(4)


到这里,其实庐山真面目已经出来了,createWebServer()就是启动web服务,但是还没有真正启动Tomcat,既然webServer是通过ServletWebServerFactory来获取的,我们就来看看这个工厂的真面目。

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(5)


走进Tomcat内部

根据上图我们发现,工厂类是一个接口,各个具体服务的实现是由各个子类来实现的,所以我们就去看看TomcatServletWebServerFactory.getWebServer()的实现。

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(6)

根据上面的代码,我们发现其主要做了两件事情,第一件事就是把Connnctor(我们称之为连接器)对象添加到Tomcat中,第二件事就是configureEngine 这连接器我们勉强能理解(不理解后面会述说),那这个Engine是什么呢?我们查看tomcat.getEngine()的源码:

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(7)


根据上面的源码,我们发现,原来这个Engine是容器,我们继续跟踪源码,找到Container接口

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(8)

上图中,我们看到了4个子接口,分别是Engine Host Context Wrapper。我们从继承关系上可以知道他们都是容器,那么他们到底有啥区别呢?我看看他们的注释是怎么说的。

/**

If used an Engine is always the top level Container in a Catalina

* hierarchy. Therefore the implementation's setParent() method

* should throw IllegalArgumentException.

*

* @author Craig R. McClanahan

*/

public interface Engine extends Container {

//省略代码

}

/**

*

* The parent Container attached to a Host is generally an Engine but may

* be some other implementation or may be omitted if it is not necessary.

*

* The child containers attached to a Host are generally implementations

* of Context (representing an individual servlet context).

*

* @author Craig R. McClanahan

*/

public interface Host extends Container {

//省略代码

}

/***

* The parent Container attached to a Context is generally a Host but may

* be some other implementation or may be omitted if it is not necessary.

*

* The child containers attached to a Context are generally implementations

* of Wrapper (representing individual servlet definitions).

*

*

* @author Craig R. McClanahan

*/

public interface Context extends Container ContextBind {

//省略代码

}

/**

* The parent Container attached to a Wrapper will generally be an

* implementation of Context representing the servlet context (and

* therefore the web application) within which this servlet executes.

*

* Child Containers are not allowed on Wrapper implementations so the

* addChild() method should throw an

* IllegalArgumentException.

*

* @author Craig R. McClanahan

*/

public interface Wrapper extends Container {

//省略代码

}

上面的注释翻译过来就是,Engine是最高级别的容器,其子容器是Host Host的子容器是Context Wrapper是Context的子容器,所以这4个容器的关系就是父子关系,也就是Engine>Host>Context>Wrapper。 我们再看看Tomcat类的源码:

//部分源码,其余部分省略。public class Tomcat {//设置连接器      public void setConnector(Connector connector) {         service service = getService();        boolean found = false;        for (Connector serviceConnector : service.findConnectors()) {            if (connector == serviceConnector) {                 found = true;             }         }        if (!found) {             service.addConnector(connector);         }     }    //获取service        public Service getService() {        return getServer().findServices()[0];     }    //设置Host容器      public void setHost(Host host) {         Engine engine = getEngine();        boolean found = false;        for (Container engineHost : engine.findChildren()) {            if (engineHost == host) {                 found = true;             }         }        if (!found) {             engine.addChild(host);         }     }    //获取Engine容器      public Engine getEngine() {         Service service = getServer().findServices()[0];        if (service.getContainer() != null) {            return service.getContainer();         }         Engine engine = new StandardEngine();         engine.setName( "Tomcat" );         engine.setDefaultHost(hostname);         engine.setRealm(createDefaultRealm());         service.setContainer(engine);        return engine;     }    //获取server        public Server getServer() {        if (server != null) {            return server;         }         System.setProperty("catalina.useNaming"  "false");         server = new StandardServer();         initBaseDir();        // Set configuration source         ConfigFileLoader.setSource(new CatalinaBaseConfigurationSource(new File(basedir)  null));         server.setPort( -1 );         Service service = new StandardService();         service.setName("Tomcat");         server.addService(service);        return server;     }         //添加Context容器       public Context addContext(Host host  String contextPath  String contextName             String dir) {         silence(host  contextName);         Context ctx = createContext(host  contextPath);         ctx.setName(contextName);         ctx.setPath(contextPath);         ctx.setDocBase(dir);         ctx.addLifecycleListener(new FixContextListener());        if (host == null) {             getHost().addChild(ctx);         } else {             host.addChild(ctx);         }             //添加Wrapper容器          public static Wrapper addServlet(Context ctx                                       String servletName                                       Servlet servlet) {        // will do class for name and set init params         Wrapper sw = new ExistingStandardWrapper(servlet);         sw.setName(servletName);         ctx.addChild(sw);        return sw;     }      }

阅读Tomcat的getServer()我们可以知道,Tomcat的最顶层是Server Server就是Tomcat的实例,一个Tomcat一个Server;通过getEngine()我们可以了解到Server下面是Service,而且是多个,一个Service代表我们部署的一个应用,而且我们还可以知道,Engine容器,一个service只有一个;根据父子关系,我们看setHost()源码可以知道,host容器有多个;同理,我们发现addContext()源码下,Context也是多个;addServlet()表明Wrapper容器也是多个,而且这段代码也暗示了,其实Wrapper和Servlet是一层意思。另外我们根据setConnector源码可以知道,连接器(Connector)是设置在service下的,而且是可以设置多个连接器(Connector)。

根据上面分析,我们可以小结下: Tomcat主要包含了2个核心组件,连接器(Connector)和容器(Container) 用图表示如下:

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(9)

一个Tomcat是一个Server 一个Server下有多个service,也就是我们部署的多个应用,一个应用下有多个连接器(Connector)和一个容器(Container) 容器下有多个子容器,关系用图表示如下:

spring boot中查看tomcat(源码探秘Tomcat在)(10)

Engine下有多个Host子容器,Host下有多个Context子容器,Context下有多个Wrapper子容器。

总结

SpringBoot的启动是通过new SpringApplication()实例来启动的,启动过程主要做如下几件事情: > 1. 配置属性 > 2. 获取监听器,发布应用开始启动事件 > 3. 初始化输入参数 > 4. 配置环境,输出banner > 5. 创建上下文 > 6. 预处理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 发布应用已经启动事件 > 10. 发布应用启动完成事件

而启动Tomcat就是在第7步中“刷新上下文”;Tomcat的启动主要是初始化2个核心组件,连接器(Connector)和容器(Container),一个Tomcat实例就是一个Server,一个Server包含多个Service,也就是多个应用程序,每个Service包含多个连接器(Connetor)和一个容器(Container) 而容器下又有多个子容器,按照父子关系分别为:Engine Host Context Wrapper,其中除了Engine外,其余的容器都是可以有多个。

下期展望

本期文章通过SpringBoot的启动来窥探了Tomcat的内部结构,下一期,我们来分析下本次文章中的连接器(Connetor)和容器(Container)的作用,敬请期待。

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