Tomcat 源码学习 之 Bootstrap

类名 Bootstrap 继承关系                           无 关联类

Catalina

ClassLoaderFactory

MBeanServer

实现功能

创建Tomcat的classLoader机制

代理Catalina方法调用

初始化全局变量CATALINA_HOME_PROP 和 CATALINA_BASE_PROP

 

 

分析

 

 

Tomcat启动

Tomcat中共有两个类用于Server的启动，Bootstrap和Catalina。作为Bootstrap的主要工作，是代理Catalina内部方法的调用，其本身并不执行任何Server的启动/关闭操作。可以说，Bootstrap和Catalina做了许多重复的工作。初次看代码的读者，都会有这样的困惑:为什么要把Server启动分到两个类里面来做呢？

 

这么做的目的主要有两个：

1. 将Catalina及其相关的类加载脱离System ClassLoader。

2. 支持多种Tomcat启动方式。

 

作为Web Server，Tomcat需要采用和应用程序不同的类加载方式，并确保不同权限的类在内存中有效的隔离。关于Tomcat的类加载机制，我们等下会提到。

 

同时，通过这种分离，可以确保Tomcat支持多种启动方式，包括standalone，多实例以及嵌入式的方式。

 

全局变量

Bootstrap类里包含两个很重要的全局变量：CATALINA_HOME_PROP 和 CATALINA_BASE_PROP。当我们通过正常的启动方式启动Tomcat时，这两个变量所指向的是同一个URL：${TOMCAT_HOME}。

 

那我们为什么需要两个变量来存储同一个值呢？这是因为当我们同时启动多个Tomcat实例（在不同端口上）时，不同实例的CATALINA_BASE_PROP将会指向不同的URL。

 

基本上来说，CATALINA_HOME_PROP指向公用信息的位置，即bin和lib的父目，而 CATALINA_BASE_PROP指向每个Tomcat目录私有信息的位置，即conf、logs、temp、webapps和work的父目录。

 

由于我们运行单个实例时，两者是相同URL，所以变量值也相同。而当我们运行多个Tomcat实例时，两者的不同就显现出来了。

 

类加载机制

Bootstrap类中定义了三个不同的ClassLoader： commonLoader，catalinaLoader 和 sharedLoader。并通过构造这样一个ClassLoader树，以保证模块的类库的私有性：

 

           +---------------------------------------+

           |            Bootstrap              

           |                |                  

           |             System               

           |                |                  

           |             Common                

           |            /         \            

           |        Catalina     Shared        

           |                          /       \        

           |             WebApp1     WebApp2   

           +---------------------------------------+

 

- Bootstrap

- 载入JVM自带的类和$JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar

- System

- 载入$CLASSPATH/*.class

- Common

- 载入$CATALINA_HOME/common/...，它们对TOMCAT和所有的WEB APP都可见

- Catalina

- 载入$CATALINA_HOME/server/...，它们仅对TOMCAT可见，对所有的WEB APP都不可见

- Shared

- 载入$CATALINA_HOME/shared/...，它们仅对所有WEB APP可见，对TOMCAT不可见

- WebApp

- 载入ContextBase?/WEB-INF/...，它们仅对该WEB APP可见

 

 

最终，Tomcat会将这些类加载器全部用JMX加载并管理。

 

Bootstrap利用ClassLoaderFactory来创建ClassLoader， 这个类里面最主要的接口如下：

 

    public static ClassLoader createClassLoader(File unpacked[], File packed[], final ClassLoader parent)

    public static ClassLoader createClassLoader(List<Repository> repositories, final ClassLoader parent)

 

通过传入URL列表，以及父加载机制，ClassLoaderFactory产生一个StandardClassLoader的实例。StandardClassLoader类继承于URLClassLoader，并实现了一个空的MBean接口StandardClassLoaderMBean，这样就保证了所有的ClassLoader的实例都可以被JMX来维护。

 

StandardClassLoader的代码如下：

 

public class StandardClassLoader
    extends URLClassLoader
    implements StandardClassLoaderMBean {

    public StandardClassLoader(URL repositories[]) {
        super(repositories);
    }

    public StandardClassLoader(URL repositories[], ClassLoader parent) {
        super(repositories, parent);
    }

}


public interface StandardClassLoaderMBean {
    // Marker interface
}

 

将ClassLoader放入JMX的代码：

 

        // Retrieving MBean server
        MBeanServer mBeanServer = null;
        if (MBeanServerFactory.findMBeanServer(null).size() > 0) {
            mBeanServer = MBeanServerFactory.findMBeanServer(null).get(0);
        } else {
            mBeanServer = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
        }

        // Register the server classloader
        ObjectName objectName =
            new ObjectName("Catalina:type=ServerClassLoader,name=" + name);
        mBeanServer.registerMBean(classLoader, objectName);

 

 

 

Catalina调用

Bootstrap类对于所有Catalina方法的调用都是通过反射机制来实现的。采用这种方式的好处就是，将两者有机的分离开来，为将来的扩展提供便利。