SpringBoot是由Pivotal團(tuán)隊(duì)在2013年開始研發(fā)、2014年4月發(fā)布第一個(gè)版本的全新開源的輕量級(jí)框架。它基于Spring4.0設(shè)計(jì)，不僅繼承了Spring框架原有的優(yōu)秀特性，而且還通過簡化配置來進(jìn)一步簡化了Spring應(yīng)用的整個(gè)搭建和開發(fā)過程。另外SpringBoot通過集成大量的框架使得依賴包的版本沖突，以及引用的不穩(wěn)定性等問題得到了很好的解決。
為岑鞏等地區(qū)用戶提供了全套網(wǎng)頁設(shè)計(jì)制作服務(wù)，及岑鞏網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)解決方案。主營業(yè)務(wù)為成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都網(wǎng)站制作、岑鞏網(wǎng)站設(shè)計(jì)，以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠的服務(wù)。我們深信只要達(dá)到每一位用戶的要求，就會(huì)得到認(rèn)可，從而選擇與我們長期合作。這樣，我們也可以走得更遠(yuǎn)！
Tomcat
Tomcat是Apache 軟件基金會(huì)（Apache Software Foundation）的Jakarta 項(xiàng)目中的一個(gè)核心項(xiàng)目，由Apache、Sun 和其他一些公司及個(gè)人共同開發(fā)而成。由于有了Sun 的參與和支持，最新的Servlet 和JSP 規(guī)范總是能在Tomcat 中得到體現(xiàn)，Tomcat 5支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 規(guī)范。因?yàn)門omcat 技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定，而且免費(fèi)，因而深受Java 愛好者的喜愛并得到了部分軟件開發(fā)商的認(rèn)可，成為目前比較流行的Web 應(yīng)用服務(wù)器。
我們知道SpringBoot給我們帶來了一個(gè)全新的開發(fā)體驗(yàn)，我們可以直接把web程序達(dá)成jar包，直接啟動(dòng)，這就得益于SpringBoot內(nèi)置了容器，可以直接啟動(dòng)，本文將以Tomcat為例，來看看SpringBoot是如何啟動(dòng)Tomcat的，同時(shí)也將展開學(xué)習(xí)下Tomcat的源碼，了解Tomcat的設(shè)計(jì)。
用過SpringBoot的人都知道，首先要寫一個(gè)main方法來啟動(dòng)
我們直接點(diǎn)擊run方法的源碼，跟蹤下來，發(fā)下最終 的run方法是調(diào)用ConfigurableApplicationContext方法，源碼如下：
重慶分公司
重慶分公司
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
ConfigurableApplicationContext context = null;
CollectionexceptionReporters = new ArrayList<>();
//設(shè)置系統(tǒng)屬性『java.awt.headless』，為true則啟用headless模式支持
configureHeadlessProperty();
//通過*SpringFactoriesLoader*檢索*META-INF/spring.factories*，
//找到聲明的所有SpringApplicationRunListener的實(shí)現(xiàn)類并將其實(shí)例化，
//之后逐個(gè)調(diào)用其started()方法，廣播SpringBoot要開始執(zhí)行了
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
//發(fā)布應(yīng)用開始啟動(dòng)事件
listeners.starting();
try {
//初始化參數(shù)
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
//創(chuàng)建并配置當(dāng)前SpringBoot應(yīng)用將要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）,
//并遍歷調(diào)用所有的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法，廣播Environment準(zhǔn)備完畢。
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);
configureIgnoreBeanInfo(environment);
//打印banner
Banner printedBanner = printBanner(environment);
//創(chuàng)建應(yīng)用上下文
context = createApplicationContext();
//通過*SpringFactoriesLoader*檢索*META-INF/spring.factories*，獲取并實(shí)例化異常分析器
exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,
new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);
//為ApplicationContext加載environment，之后逐個(gè)執(zhí)行ApplicationContextInitializer的initialize()方法來進(jìn)一步封裝ApplicationContext，
//并調(diào)用所有的SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法，【EventPublishingRunListener只提供了一個(gè)空的contextPrepared()方法】，
//之后初始化IoC容器，并調(diào)用SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法，廣播ApplicationContext的IoC加載完成，
//這里就包括通過**@EnableAutoConfiguration**導(dǎo)入的各種自動(dòng)配置類。
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
//刷新上下文
refreshContext(context);
//再一次刷新上下文,其實(shí)是空方法，可能是為了后續(xù)擴(kuò)展。
afterRefresh(context, applicationArguments);
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
//發(fā)布應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)的事件
listeners.started(context);
//遍歷所有注冊(cè)的ApplicationRunner和CommandLineRunner，并執(zhí)行其run()方法。
//我們可以實(shí)現(xiàn)自己的ApplicationRunner或者CommandLineRunner，來對(duì)SpringBoot的啟動(dòng)過程進(jìn)行擴(kuò)展。
callRunners(context, applicationArguments);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, listeners);
throw new IllegalStateException(ex);
}
try {
//應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)完成的監(jiān)聽事件
listeners.running(context);
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, ex, exceptionReporters, null);
throw new IllegalStateException(ex);
}
return context;
}其實(shí)這個(gè)方法我們可以簡單的總結(jié)下步驟為 > 1. 配置屬性 > 2. 獲取監(jiān)聽器，發(fā)布應(yīng)用開始啟動(dòng)事件 > 3. 初始化輸入?yún)?shù) > 4. 配置環(huán)境，輸出banner > 5. 創(chuàng)建上下文 > 6. 預(yù)處理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 發(fā)布應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)事件 > 10. 發(fā)布應(yīng)用啟動(dòng)完成事件
其實(shí)上面這段代碼，如果只要分析tomcat內(nèi)容的話，只需要關(guān)注兩個(gè)內(nèi)容即可，上下文是如何創(chuàng)建的，上下文是如何刷新的，分別對(duì)應(yīng)的方法就是createApplicationContext() 和refreshContext(context)，接下來我們來看看這兩個(gè)方法做了什么。
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext(){ 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) { thrownew IllegalStateException( "Unable create a default ApplicationContext, " +"please specify an ApplicationContextClass", ex); } } return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass); }
這里就是根據(jù)我們的webApplicationType 來判斷創(chuàng)建哪種類型的Servlet,代碼中分別對(duì)應(yīng)著Web類型(SERVLET),響應(yīng)式Web類型（REACTIVE),非Web類型（default),我們建立的是Web類型，所以肯定實(shí)例化 DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS指定的類，也就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext類，我們來用圖來說明下這個(gè)類的關(guān)系
通過這個(gè)類圖我們可以知道，這個(gè)類繼承的是ServletWebServerApplicationContext,這就是我們真正的主角，而這個(gè)類最終是繼承了AbstractApplicationContext，了解完創(chuàng)建上下文的情況后，我們?cè)賮砜纯此⑿律舷挛?，相關(guān)代碼如下：
這里還是直接傳遞調(diào)用本類的refresh(context)方法，最后是強(qiáng)轉(zhuǎn)成父類AbstractApplicationContext調(diào)用其refresh()方法,該代碼如下：
// 類：AbstractApplicationContext public void refresh() throws BeansException, 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.這里的意思就是調(diào)用各個(gè)子類的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(); } } }
這里我們看到onRefresh()方法是調(diào)用其子類的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)我們上文的分析，我們這里的子類是ServletWebServerApplicationContext。
到這里，其實(shí)廬山真面目已經(jīng)出來了，createWebServer()就是啟動(dòng)web服務(wù)，但是還沒有真正啟動(dòng)Tomcat，既然webServer是通過ServletWebServerFactory來獲取的，我們就來看看這個(gè)工廠的真面目。
根據(jù)上圖我們發(fā)現(xiàn)，工廠類是一個(gè)接口，各個(gè)具體服務(wù)的實(shí)現(xiàn)是由各個(gè)子類來實(shí)現(xiàn)的，所以我們就去看看TomcatServletWebServerFactory.getWebServer()的實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)上面的代碼，我們發(fā)現(xiàn)其主要做了兩件事情，第一件事就是把Connnctor(我們稱之為連接器)對(duì)象添加到Tomcat中，第二件事就是configureEngine,這連接器我們勉強(qiáng)能理解（不理解后面會(huì)述說），那這個(gè)Engine是什么呢？我們查看tomcat.getEngine()的源碼：
根據(jù)上面的源碼，我們發(fā)現(xiàn)，原來這個(gè)Engine是容器，我們繼續(xù)跟蹤源碼，找到Container接口
上圖中，我們看到了4個(gè)子接口，分別是Engine,Host,Context,Wrapper。我們從繼承關(guān)系上可以知道他們都是容器，那么他們到底有啥區(qū)別呢？我看看他們的注釋是怎么說的。
/**
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
*/publicinterface Engine extends Container{ //省略代碼}/**
*
* 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 */publicinterface Host extends Container{//省略代碼 }/***
* 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 */publicinterface Context extends Container, ContextBind{ //省略代碼}/**
* 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
*/publicinterface Wrapper extends Container{ //省略代碼}
上面的注釋翻譯過來就是，Engine是最高級(jí)別的容器，其子容器是Host,Host的子容器是Context,Wrapper是Context的子容器，所以這4個(gè)容器的關(guān)系就是父子關(guān)系，也就是Engine>Host>Context>Wrapper。 我們?cè)倏纯?code>Tomcat類的源碼:
//部分源碼，其余部分省略。public class Tomcat {//設(shè)置連接器
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);
}
} //獲取service
public Service getService() { return getServer().findServices()[0];
} //設(shè)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);
}
} //獲取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;
} //獲取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;
}
}閱讀Tomcat的getServer()我們可以知道，Tomcat的最頂層是Server,Server就是Tomcat的實(shí)例，一個(gè)Tomcat一個(gè)Server;通過getEngine()我們可以了解到Server下面是Service，而且是多個(gè)，一個(gè)Service代表我們部署的一個(gè)應(yīng)用，而且我們還可以知道，Engine容器，一個(gè)service只有一個(gè)；根據(jù)父子關(guān)系，我們看setHost()源碼可以知道，host容器有多個(gè)；同理，我們發(fā)現(xiàn)addContext()源碼下，Context也是多個(gè)；addServlet()表明Wrapper容器也是多個(gè)，而且這段代碼也暗示了，其實(shí)Wrapper和Servlet是一層意思。另外我們根據(jù)setConnector源碼可以知道，連接器(Connector)是設(shè)置在service下的，而且是可以設(shè)置多個(gè)連接器(Connector)。
根據(jù)上面分析，我們可以小結(jié)下： Tomcat主要包含了2個(gè)核心組件，連接器(Connector)和容器(Container),用圖表示如下：
一個(gè)Tomcat是一個(gè)Server,一個(gè)Server下有多個(gè)service，也就是我們部署的多個(gè)應(yīng)用，一個(gè)應(yīng)用下有多個(gè)連接器(Connector)和一個(gè)容器（Container）,容器下有多個(gè)子容器，關(guān)系用圖表示如下：
Engine下有多個(gè)Host子容器，Host下有多個(gè)Context子容器，Context下有多個(gè)Wrapper子容器。
SpringBoot的啟動(dòng)是通過new SpringApplication()實(shí)例來啟動(dòng)的，啟動(dòng)過程主要做如下幾件事情： > 1. 配置屬性 > 2. 獲取監(jiān)聽器，發(fā)布應(yīng)用開始啟動(dòng)事件 > 3. 初始化輸入?yún)?shù) > 4. 配置環(huán)境，輸出banner > 5. 創(chuàng)建上下文 > 6. 預(yù)處理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 發(fā)布應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)事件 > 10. 發(fā)布應(yīng)用啟動(dòng)完成事件
而啟動(dòng)Tomcat就是在第7步中“刷新上下文”；Tomcat的啟動(dòng)主要是初始化2個(gè)核心組件，連接器(Connector)和容器（Container），一個(gè)Tomcat實(shí)例就是一個(gè)Server，一個(gè)Server包含多個(gè)Service，也就是多個(gè)應(yīng)用程序，每個(gè)Service包含多個(gè)連接器（Connetor）和一個(gè)容器（Container),而容器下又有多個(gè)子容器，按照父子關(guān)系分別為：Engine,Host,Context,Wrapper，其中除了Engine外，其余的容器都是可以有多個(gè)。
