Tomcat启动过程

Bootstrap类

当使用startup.sh脚本启动时，startup.sh会调用catalina.sh脚本进行启动，在catalina.sh脚本里会执行org.apache.catalina.startup.Bootstrap类，参数为”start”.

源码org.apache.catalina.startup.Bootstrap类中有一个main方法，该方法执行流程如下图：

• bootstrap.init()：负责初始化catalina.home、catalina.base的值，以及类加载器，以及org.apache.catalina.startup.Catalina类的实例-catalinaDaemon
• bootstrap.load()：负责调用catalinaDaemon.load()方法
• bootstrap.start()：负责调用catalinaDaemon.start()方法

catalina.home表示Tomcat的安装目录 catalina.base表示Tomcat的Server实例的工作目录，Server在初始化的过程中从这个目录下寻找配置文件

可以看出Tomcat在启动过程中，核心类是org.apache.catalina.startup.Catalina。

Catalina类

load方法

org.apache.catalina.startup.Catalina类中的load方法执行流程：

• Catalina.initDirs()：如果catalinaHome和catalinaBase是相对路径，那么在这里会转化为绝对路径
• Catalina.initNaming()：初始化命名空间相关系统属性catalina.useNaming
• Digester digester = createStartDigester()：初始化server.xml文件解析器
• File file = configFile()：在catalina.base目录下的conf/server.xml文件。
• InputSource inputSource = new InputSource(file.toURI().toURL().toString())：将file转化为xml解析器需要的inputsource
• digester.push(this)：将当前catalina对象设置为server.xml文件解析器的顶层对象，在解析server.xml时会用到
• digester.parse(inputSource)：开始解析server.xml文件
• getServer().setCatalina(this)：获取server对象，并将当前catalina对象set进入，server对象是在上面解析server.xml文件时构造出来的
• getServer().init()：初始化server对象

可以看出Catalina的load方法最后就是调用server的初始化方法，而server的初始化后面涉及到很多其他子组件的初始化，流程很长，后面单独说。

start方法

org.apache.catalina.startup.Catalina类中的start方法执行流程：

• getServer().start()：获取server对象，并启动，后面涉及到很多其他子组件的启动，流程很长，后面单独说
• Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook)：增加jvm的shutdown钩子，在关闭jvm之前会调用这个钩子，执行相应逻辑
• await()：该方法将调用getServer().await()方法，内部会监听发送给8005端口的shutdown命令，一旦接受到shutdown命令，那么await()执行完成，继续向下执行stop()方法
• stop()：该方法需要等awati()方法执行完成才会执行，主要功能是调用server的stop与destroy方法完成停止和销毁

Server接口

Server表示服务器，负责接收、处理，响应请求，是Tomcat内部架构中的最外层，是所有其他组件的根节点。

Server接口继承Lifecycle接口，Lifecycle表示生命周期，所以Server也具有生命周期，上面所提到的init()、start()、stop()、destroy()方法都是Lifecycle中的方法。

StandardServer类

在解析server.xml时，会为Server接口构造一个StandardServer的实现类，也是Server接口的默认实现类。该类继承LifecycleMBeanBase类。

LifecycleMBeanBase类是一个生命周期+JMX的管理类，通过继承该类可以使得StandardServer拥有生命周期，同时也可以通过该类中的register和unregister方法进行JMX的注册与注销。

initInternal方法

initInternal()方法是StandardServer的初始化方法，是在Lifecycle中的init方法中执行的，是实际上的Server初始化方法。

initInternal()方法的执行流程为：

• super.initInternal()：调用父类LifecycleMBeanBase的initInternal()方法，该方法将本StandardServer对象注册到JMX中，ObjectName为”type=Server”
• register(new StringCache(), “type=StringCache”)：将StringCache注册到JMX中
• register(factory, “type=MBeanFactory”)：将MBeanFactory注册到JMX中
• globalNamingResources.init()：命名空间初始化
• services.init()：services是一个数组，Service是Server的子节点，一个Server下可以有多个Service节点

startInternal方法

startInternal方法是StandardServer的启动方法，核心流程就两步：

1. globalNamingResources.start()：命名空间的启动
2. services[i].start()：service启动

总结

Server是Tomcat架构中最顶层元素，在它的初始化和启动过程中，它主要负责一些全局共享的东西进行初始化和启动，以及让它的子节点Service进行相应初始化和启动即可。

Service接口

Service接口也继承了Lifecycle接口，也具有生命周期，它对应的默认实现类是StandardService类。

Service表示一个服务，是Server下的子节点，表示一个Server下可以有多个服务，每个服务可以有不同的实现与构造。

StandardService

initInternal方法

initInternal方法是StandardService的初始化方法，核心执行流程为：

• super.initInternal()：和StandardServer中类似，将自己注册到JMX中，ObjectName为”type=Service”。
• container.init()：container实际上是StandardEngine，是在解析server.xml中以及初始化好的
• executors.init()：一个Service下可以有多个Executor，Executor表示线程池，也就是一个Service可以提供多个线程池供下层节点使用
• connectors.init()：一个Service下可以有多个Connector，Connector表示请求接收器，复制接收客户端的请求

所以Service下包含非常重要的三个组件：Executor、Connector、Engine。下文会分别进行分析

startInternal方法

该方法不复杂，主要功能就是调用Executor、Connector、Engine的start方法。

Executor接口

org.apache.catalina.Executor接口继承java.util.concurrent.Executor和Lifecycle接口。

Executor表示线程池，而线程池肯定是提供给请求处理用的，具体请求处理时是怎么利用线程池的，后文再说。我们这里直说初始化和启动。

线程池可以在server.xml文件中进行配置，也可以不配置。
如果没有配置，那么在Service初始化和启动时，Executor都不会有动作。
如果配置了，那么在解析server.xml文件是，会构造一个StandardThreadExecutor的实例，StandardThreadExecutor类就是Executor接口的默认实现，在构造StandardThreadExecutor实例时，就会将server.xml中的配置信息set到StandardThreadExecutor实例相应的属性中去，比如name、maxThreads等等。

StandardThreadExecutor类

initInternal方法

非常简单，只调用了super.initInternal()，完成JMX的注册。ObjectName为——“type=Executor,name=”+线程池的名字
**

startInternal方法

对于线程池的启动和其他组件的启动不太一样，线程池是资源，资源只要初始化好，可以哪来用就可以了。
所以在StandardThreadExecutor的startInternal()方法中，它的核心步骤是这样的：

1. new一个taskqueue队列
2. new一个TaskThreadFactory线程工厂
3. new一个ThreadPoolExecutor线程池

非常简单，以后有任务需要StandardThreadExecutor来执行，直接调用StandardThreadExecutor的execute方法即可。

Connector类

Connector不是一个接口，而是一个类。

Connector表示请求接收器，请求是一个抽象概念，有Http请求，有Ftp请求，有其他基于各种各样协议所对应的请求。

server.xml文件中，可以对Connector节点配置protocol属性值，可以配置为”HTTP/1.1”、”AJP/1.3”或一个类的全限定名。

在Connector类的setProtocol方法中有如下判断：

if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {
    setProtocolHandlerClassName("org.apache.coyote.http11.Http11Protocol");
} else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {
    setProtocolHandlerClassName("org.apache.coyote.ajp.AjpProtocol");
} else if (protocol != null) {
    setProtocolHandlerClassName(protocol);
}

public void setProtocolHandlerClassName(String protocolHandlerClassName) {
    this.protocolHandlerClassName = protocolHandlerClassName;
}

protocolHandlerClassName是Connector的一个属性。

从上面的代码可以看出来，Connector是一个指定协议的请求接收器，一个Connector接收到请求后，交给具体的ProtocolHandler进行处理。

initInternal方法

initInternal方法的核心流程：

• super.initInternal()：仍然还是注册JMX
• adapter = new CoyoteAdapter(this)：针对当前Connector初始化一个Adapter
• setParseBodyMethods(parseBodyMethodsSet)：设置解析请求体的请求方法，默认情况下POST请求我们才会去解析请求body，而这一点在Tomcat中是可以配置的，配置参数为parseBodyMethods，我们完全可以配置在处理GET请求时也去解析请求body。
• protocolHandler.init()：Connector对应的ProtocolHandler进行初始化
• mapperListener.init()：MapperListener进行初始化

关于CoyoteAdapter和MapperListener我们后文在解析，这里先重点关注ProtocolHandler。

startInternal方法

startInternal方法的核心流程：

这里也先重点关注protocolHandler。

MapperListener启动

MapperListener中有一个重要的属性为Mapper mapper，Mapper中有以下几个重要的属性：

1. Host[] hosts
2. ContextVersion context
3. String defaultHostName

Host有以下几个重要的属性：

1. ContextList contextList，表示该Host下关联了哪些Context
2. Host realHost，真正的Host信息，有name以及容器Host对象两个属性
3. List aliases，当前这个Host对应的其他别名Host

ContextList有以下几个重要属性：

1. Context[] contexts，表示Host下关联的Context列表
2. nesting

Context有以下几个重要属性：

1. ContextVersion[] versions，表示每个Context下不同版本的列表

ContextVersion有以下几个重要属性，每个ContextVersion就表示一个WebApp了：

1. String path，表示Context Path，也就是应用的名字
2. Wrapper defaultWrapper，当前应用处理请求默认的Servlet，匹配规则为urlPattern等于(“/“)
3. Wrapper[] exactWrappers，使用精确匹配的Servlet，urlPattern不符合其他情况
4. Wrapper[] wildcardWrappers，匹配规则为urlPattern是以(“/*”)结尾的Servlet
5. Wrapper[] extensionWrappers，匹配规则为urlPattern是以(“*.”)开始的Servlet

ProtocolHandler接口

ProtocolHandler是一个接口，表示某种协议的处理器，比如如果是HTTP/1.1协议，那么对应的就是org.apache.coyote.http11.Http11Protocol类。

所以我们这里着重来分析Http11Protocol类，其他协议类似。

Http11Protocol类

Http11Protocol类表示HTTP/1.1协议，而Tomcat实际上一个服务端，所以Http11Protocol类只要实现处理请求并响应的逻辑即可。

在Http11Protocol类中，包含两个重要的属性：

1. AbstractEndpoint endpoint
2. Http11ConnectionHandler cHandler

public Http11Protocol() {
    endpoint = new JIoEndpoint();
    cHandler = new Http11ConnectionHandler(this);
    ((JIoEndpoint) endpoint).setHandler(cHandler);
    setSoLinger(Constants.DEFAULT_CONNECTION_LINGER);
    setSoTimeout(Constants.DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT);
    setTcpNoDelay(Constants.DEFAULT_TCP_NO_DELAY);
}