2.Tomcat分析-顶层结构及启动过程(一)

最新推荐文章于 2020-10-04 16:30:00 发布

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#Tomcat #Tomcat顶层结构 #Tomcat启动过程 #Tomcat原理分析

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本文详细解析了Tomcat服务器的启动流程，包括顶层结构Server、Service及其组成部分Connector和Container的作用，以及Catalina和Bootstrap如何协作完成服务器的初始化、加载和启动。

顶层结构

Tomcat中最顶层的容器叫Server，代表整个服务器。Server中包含至少一个Service，每个Service用于提供具体的服务；Service主要包含两个部分：Connector和Container；

Connector用于处理与连接相关的事情，并提供Socket与request，response的转换；Container用于封装和管理Servlet，并具体处理request请求。

一个Tomcat中只有一个Server，一个Server可以包含多个Service。一个Service只有一个Container，但可以有多个Connector(因为一个Service可以有多个连接，如同时提供http和https连接，也可以提供相同协议不同端口的连接)。

Tomcat中的Server是由org.apache.catalina.startup.Catalina管理，Catalina是整个Tomcat的管理类，它有三个方法load，start和stop分别用来管理整个服务器的生命周期；

Catalina的load方法用于根据conf/server.xml文件创建Server并调用Server的init方法进行初始化；start方法用于启动服务器，stop方法用于停止服务器；

Catalina的start和stop方法在内部分别调用Server的start和stop方法；load方法内部调用了Server的init方法；

这三个方法都会根据容器的结构逐层调用相应的方法，比如，Server的start方法会调用所有Service的start方法，Service的start方法会调用所包含的Conector和Container的start方法，这样整个服务器就启动了。其他方法也一样，这就是Tomcat的生命周期管理方法；

Catalina还有个方法await，它直接调用了Server的await方法；这个方法的作用是进入一个循环，让主线程不会退出。await也是会逐层调用的。

Tomcat的入口main方法在org.apache.catalina.startup.Bootstrap中，Bootstrap类似一个CatalinaAdaptor，具体处理过程还是由Catalina来完成。这样做的好处是，可以将启动的入口和具体的管理类分开，从而可以很方便地创建出多种启动方式，每种启动方式只需要写一个相应的CatalinaAdaptor即可；

Bootstrap的启动过程

如前面所说的，Bootstrap是Tomcat的入口main方法，所以正常情况下，启动Tomcat就是调用Bootstrap的过程。下面就用源码解释其过程。

    public static void main(String args[]) {
        //先新建一个Bootstrap
        if (daemon == null) {
            daemon = new Bootstrap();
            try {
                //初始化ClassLoader，并用ClassLoader创建Catalina实例，赋给catalinaDaemon变量
                daemon.init();
            } catch (Throwable t) {
                handleThrowable(t);
                t.printStackTrace();
                return;
            }
        }else{
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
        }
        //处理main传入的参数
        try {
            String command = "start";             //如果args为空，则默认执行start
            if (args.length > 0) {
                command = args[args.length - 1];
            }

            if (command.equals("startd")) {
                args[args.length - 1] = "start";
                daemon.load(args);
                daemon.start();
            } else if (command.equals("stopd")) {
                args[args.length - 1] = "stop";
                daemon.stop();
            } else if (command.equals("start")) {
                daemon.setAwait(true);
                daemon.load(args);
                daemon.start();
            } else if (command.equals("stop")) {
                daemon.stopServer(args);
            } else {
                log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist.");
            }
        } catch (Throwable t) {
            handleThrowable(t);
            t.printStackTrace();
            System.exit(1);
        }
    }

这里的main方法非常简单，首先新建Bootstrap，并执行init方法初始化；然后处理main方法传入的命令，如果args参数为空，默认执行start；

在init方法里初始化ClassLoader，并用ClassLoader创建了Catalina实例，然后赋给catalinaDaemon变量，后面对命令的操作都要使用catalinaDaemon来具体执行；

对于command.equals("start")的情况，执行顺序为：daemon.setAwait(true)，daemon.load(args)和daemon.start()。

后面的三个方法都通过了反射的方式，调用Catalina的相应方法来进行具体的执行。

    //以start()举例子，另外两个方法是类似的
    public void start(){
        if(catalinaDaemon == null){
            //首先判断catalinaDaemon是否已经初始化，没有的话调用init()进行初始化
            init();
        }
        //利用反射，调用Catalina的start方法
        //下面的调用相当于，((Catalina)catalinaDaemon).start()
        Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start",(Class[]) null); 
        method.invoke(catalinaDaemon,(Object[]) null);               //执行start方法
    }

Catalina的启动过程

setAwait(boolean)用于设置Server启动完成后是否进入等待状态，如果为true则进入；load()方法用于加载配置文件，创建并初始化Server；start()方法用于启动Server；

//org.apache.catalina.startup.Catalina
public void setAwait(boolean b){
    //await属性会在start方法中的服务器启动完成之后使用它来判断是否进入等待状态
    await = b;  
}

load方法根据conf/server.xml创建Server对象，并赋值给server属性，然后调用server.init方法；

public void load(){
    long t1 = System.nanoTime();
    //创建server
    ......
    try{
       getServer().init();
    }catch(LifecycleException e){
       .....
    }
    .....
}

Catalina的start方法主要调用了server的start方法启动服务器，并根据await属性判断是否让程序进入等待状态；

public void start() {
     //判断Server是否已经存在
     if(getServer() == null){
         load();
     }
     .....
     try(
        //调用Server的start方法启动服务器
        getServer().start();
     )
     .....
     if(await){
        //进入等待状态
        await(); //直接调用了Server的await方法，它会在内部执行一个while循环
        stop();  //当从awit方法的while循环退出时，就执行stop方法关闭服务器
     }
}