Tomcat 源码分析（一）——启动与生命周期组件

写在前面的话：读Tomcat源码也有段时间了，大领悟谈不上。一些小心得记录下来，供大家参考相护学习。

一、启动流程

Tomcat启动首先需要熟悉的是它的启动流程。和初学者第一天开始写Hello World一样，Tomcat的启动也依赖main方法。

/*
 * org.apache.catalina.startup.Bootstrap
 */
if (daemon == null) {
    Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); // 实例对象
    try {
        bootstrap.init(); // 初始化
    } catch (Throwable t) {
        handleThrowable(t);
        return;
    }
    daemon = bootstrap;
} else {
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
}

实例化Bootstrap之后，首先需要对它初始化。初始化的流程很长，但是省略掉细节其实就是做了两件事：

（1）为当前线程创建类加载器：

initClassLoaders()

（2）通过反射实例化一个Catalina对象（Tomcat组件的实际管理者）：

Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.newInstance();

 初始化以后daemon和catalinaDaemon就完成了赋值。继续main方法往下

String command = "start";
if (args.length > 0) {
    command = args[args.length - 1];
}
if (command.equals("startd")) {
    args[args.length - 1] = "start";
    daemon.load(args); // 加载
    daemon.start(); // 启动
} 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);
}

首先执行加载，依然是使用反射调用Catalina对象的load()方法。方法里面的代码很多第一次看的同学肯定会有点蒙，仔细分析一下：

（1）读取conf/server.xml文件并解析InputStream：

Digester是一个xml文件解析工具，目前属于Apache的Jakarta项目。使用Digester解析xml文件代码量少也非常简单。

（2）初始化Server

Server serv = getServer();
serv.init();

接下来我们看看server.xml的文档结构，里面包含了几个重要的节点：Server、Listener、Service、Connector、Engine、Realm、Host。初始化的过程其实就是将这些节点所代表的对象逐一初始化。Server是其它节点的根节点，所以首先对它执行init()操作。

二、生命周期管理

Tomcat中的许多对象都实现了Lifecycle接口，里面定义了12个状态，类关系图如下：

LifecycleBase实现了Lifecycle并引入LifecycleState和LifecycleSupport，LifecycleState是一个枚举类，将12个状态除NEW和FAILED以外分别将状态和事件对应，并通过事件触发监听器。LifecycleSupport集中管理各种监听器。Tomcat通过4个方法管理这些状态：init() 、start()、stop()、destroy()，而LifecycleBase实现了init() 、start()、stop()、destroy()又暴露了4个接口initInternal()、startInternal()、stopInternal()、destroyInternal()。所有生命周期对象都需要实现以上4个方法，是设计模式中的模板模式。

初略分析了一下Tomcat对于组件的管理方式，接下来再回到Catalina的load()方法。方法中通过getServer()获取StandardServer实例，并执行initInternal()方法。在server.xml配置文件中，server节点可以包含多个service

for (int i = 0; i < services.length; i++) {
    services[i].init(); // 初始化StandardService
}

在StandardService的initInternal()方法中继续初始化Connector和Executor，重点代码如下：

synchronized (connectorsLock) {
    for (Connector connector : connectors) {
        try {
            connector.init();
        } catch (Exception e) {
            String message = sm.getString(
                    "standardService.connector.initFailed", connector);
            log.error(message, e);

            if (Boolean.getBoolean("org.apache.catalina.startup.EXIT_ON_INIT_FAILURE"))
                throw new LifecycleException(message);
        }
    }
}

当所有组件初始化完成之后执行启动流程：

try {
    // getServer().start();
    Server srv = getServer();
    srv.start(); // 启动流程...
} catch (LifecycleException e) {
    log.fatal(sm.getString("catalina.serverStartFail"), e);
    try {
        getServer().destroy();
    } catch (LifecycleException e1) {
        log.debug("destroy() failed for failed Server ", e1);
    }
    return;
}

和initInternal()流程类似，startInternal()方法也是逐步调用，就不在文章中一一分析了。感兴趣的同学要想深入探究请通过源码debug分析。

总结：Tomcat启动流程实质上就是对各个生命周期组件的管理并通过Digester解析xml文件，这些组件在不同的生命周期状态又分别对应不同的响应事件，监听器通过响应事件驱动也方便了开发者的二次扩展值得认真学习。