Tomcat的源码分析

时间静止不是简史

发布于 2020-07-24 17:06:02

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发布于 2020-07-24 17:06:02

文章被收录于专栏：Java探索之路

Tomcat的源码

一 . 理解Tomcat的架构
- 架构图
- 相关组件的介绍
二 Tomcat 启动源码分析
- Tomcat启动流程图
- Tomcat的启动流程
三. 相关组件说明
- 1. Startup.bat
- 2. catalina.bat
- 3 .Bootstrap
  - 如何查看tomcat的Bootstrap类的源码 ?
  - 主要组件说明
  - 总结
- 4 Catalina
  - 类结构图
  - 主要组件说明
- 5 StandardServer
  - 类结构图
  - 主要组件说明
  - 为什么启动Catalina 时 ,没有直接调用start的方法 ,而是使用反射来调用呢?

通过学习Tomcat的架构 . 相关源码以及运行原理 ,更加深刻的去了解和掌握Tomcat的使用

一 . 理解Tomcat的架构

架构图

相关组件的介绍

可以结合 Tomcat根目录下的conf目录下的server.xml来看

1. Server

Server 服务器的意思，代表整个tomcat 服务器，一个tomcat 只有一个Server Server 中包含至少一个Service 组件，用于提供具体服务。这个在配置文件中也得到很好的体现（port=“8005” shutdown="SHUTDOWN"是在8005 端口监听到"SHUTDOWN"命令，服务器就会停止）

2 .Service

Service 中的一个逻辑功能层，一个Server 可以包含多个Service Service 接收客户端的请求，然后解析请求，完成相应的业务逻辑，然后把处理后的结果返回给客户端，一般会提供两个方法，一个start 打开服务Socket 连接，监听服务端口，一个stop 停止服务释放网络资源。

3 .Connector

称作连接器，是Service 的核心组件之一，一个Service 可以有多个Connector，主要是连接客户端请求,用于接受请求并将请求封装成Request 和Response，然后交给Container 进行处理，Container 处理完之后在交给Connector 返回给客户端。

4 .Container

Service 的另一个核心组件，按照层级有Engine，Host，Context，Wrapper 四种，一个Service 只有一个Engine，其主要作用是执行业务逻辑

5 .Engine

一个Service 中有多个Connector 和一个Engine，Engine 表示整个Servlet 引擎，一个Engine 下面可以包含一个或者多个Host，即一个Tomcat 实例可以配置多个虚拟主机，默认的情况下conf/server.xml 配置文件中<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"> 定义了一个名为Catalina 的Engine。一个Engine 包含多个Host 的设计，使得一个服务器实例可以承担多个域名的服务

6 .Host

代表一个站点，也可以叫虚拟主机，一个Host 可以配置多个Context，在server.xml 文件中的默认配置为

<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true"autoDeploy="true">

其中appBase=webapps， 也就是<CATALINA_HOME>\webapps 目录，
unpackingWARS=true 属性指定在appBase 指定的目录中的war 包都自动的解压，
autoDeploy=true 属性指定对加入到appBase 目录的war 包进行自动的部署。

7 .Context

Context，代表一个应用程序，就是日常开发中的web 程序，或者一个WEB-INF 目录以及下面的web.xml 文件，换句话说每一个运行的webapp 最终都是以Context 的形式存在，每个Context 都有一个根路径和请求路径；与Host 的区别是Context 代表一个应用，如，默认配置下webapps 下的每个目录都是一个应用，其中ROOT 目录中存放主应用，其他目录存放别的子应用，而整个webapps 是一个站点。

二 Tomcat 启动源码分析

Tomcat启动流程图

Tomcat的启动流程

tomcat 的启动流程很标准化，入口是 BootStrap，统一按照生命周期管理接口 Lifecycle 的定义进行启动。首先，调用 init()方法逐级初始化，接着调用 start()方法进行启动，同时，每次调用伴随着生命周期状态变更事件的触发。

三. 相关组件说明

1. Startup.bat

查看bin目录下的Startup.bat Startup.bat的主要作用是启动与他在相同目录的catalina.bat ,并且无需指定启动参数(start)

2. catalina.bat

查看bin目录下的catalina.bat

set "CLASSPATH=%CLASSPATH%%CATALINA_HOME%\bin\bootstrap.jar"
set MAINCLASS=org.apache.catalina.startup.Bootstrap
set ACTION=start

总结 : 由上面摘抄的主要源码可知 ,在catalina.bat 启动时 ,主要是加载了一个叫bootstrap.jar 的jar包 . 在加载这个jar 以后 ,他又运行了这个 jar 下面的org.apache.catalina.startup.Bootstrap 这个类, 通过set ACTION=start 启动他的main方法 ,完成对Tomcat的启动

3 .Bootstrap

如何查看tomcat的Bootstrap类的源码 ?

.通过maven仓库添加相应坐标 ,然后查看即可
.不过现在提供一种最简单的方式 , 找到一个下载一个任意版本的 tomcat
创建一个java项目 ,右击import ,选择file system 如下图 ,点击到tomcat对应的bin目录 ,finsh即可

导入完成后效果如下 :

根据 org.apache.catalina.startup.Bootstrap 这个绝对路径找到Bootstrap
ctrl +o 查看 ,该类的结构

主要组件说明

main 方法 是整个 tomcat 启动时的入口。在 main 方法中，使用 bootstrap.init()来初始化类加载器和创建 Catalina 实例，然后再启动 Catalina 线程

bootstrap.init()方法 用于初始化容器相关，首先创建类加载器，然后通过反射创建 org.apache.catalina.startup.Catalina 实例。

总结

bootstrap的main方法首先会对类加载器 (classloader)进行初始化 ,然后调用load方法去初始化catalina ,然后catalina 去创建并初始化servler …直到最后初始化 Protocol handler .然后bootstrap再调用catalina 的start的方法 …依次类推,如下图

4 Catalina

类结构图

主要组件说明

Lifecycle 接口

Lifecycle 提供一种统一的管理对象生命周期的接口。通过 Lifecycle、LifecycleListener、LifecycleEvent，Catalina 实现了对 tomcat 各种组件、容器统一的启动和停止的方式。在 Tomcat 服务开启过程中启动的一些列组件、容器，都实现了org.apache.catalina.Lifecycle 这个接口，其中的 init()、start() 方法、stop() 方法，为其子类实现了统一的 start 和 stop 管理

load 方法解析 server.xml 配置文件

load 方法解析 server.xml 配置文件，并加载 Server、Service、Connector、Container、Engine、 Host、Context、Wrapper 一系列的容器。加载完成后，调用 initialize()来开启一个新的 Server

Digester 类解析 server.xml 文件

利用 Digester 类解析 server.xml 文件，得到容器的配置。

demon.start()

demon.start()方法会调用 Catalina 的 start 方法 Catalina 实例执行 start 方法。这里有两个点，一个是 load()加载 server.xml 配置、初始化 Server 的过程，一个是 getServer().start()开启服务、初始化并开启一系列组件、子容器的过程

5 StandardServer

类结构图

主要组件说明

service.initialize()

然后拿到 StandardServer 实例调用 initialize()方法初始化 Tomcat 容器的一系列组件。一些容器初始化的的时候，都会调用其子容器的 initialize()方法，初始化它的子容器。顺序是 StandardServer、StandardService、StandardEngine、Connector。每个容器都在初始化自身相关设置的同时，将子容器初始化。

为什么启动Catalina 时 ,没有直接调用start的方法 ,而是使用反射来调用呢?

   /**
     * Start the Catalina daemon.
     */
    public void start()
        throws Exception {
        if( catalinaDaemon==null ) init();

        Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null);
        method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null);

    }

原因 : 因为Catalina 没有继承 LifeCycle这个接口 ,而LifeCycle规定了start ,stop等相关的方法 .所以他不能像StandardService 或StandardServer一样可以直接调用start 方法.