tomcat源码分析之系统框架与启动流程

前言：

　　本文是我阅读了TOMCAT源码后的一些心得。 主要是讲解TOMCAT的系统框架， 以及启动流程。若有错漏之处，敬请批评指教！

　　建议：

　　毕竟TOMCAT的框架还是比较复杂的， 单是从文字上理解， 是不那么容易掌握TOMCAT的框架的。 所以得实践、实践、再实践。 建议下载一份TOMCAT的源码， 调试通过， 然后单步跟踪其启动过程。 如果有不明白的地方， 再来查阅本文， 看是否能得到帮助。 我相信这样效果以及学习速度都会好很多！

　　1. Tomcat的整体框架结构

　　Tomcat的基本框架， 分为4个层次。

　　Top Level Elements:

　　Server

　　Service

　　Connector

　　HTTP

　　AJP

　　Container

　　Engine

　　Host

　　Context

　　Component

　　manager

　　logger

　　loader

　　pipeline

　　valve

　　...

　　站在框架的顶层的是Server和Service

　　Server:

　　其实就是BackGroud程序， 在Tomcat里面的Server的用处是启动和监听服务端事件（诸如重启、关闭等命令。 在tomcat的标准配置文件：server.xml里面， 我们可以看到“”这里的"SHUTDOWN"就是server在监听服务端事件的时候所使用的命令字）

　　Service： 在tomcat里面， service是指一类问题的解决方案。

　　通常我们会默认使用tomcat提供的：Tomcat-Standalone 模式的service。 在这种方式下的service既给我们提供解析jsp和servlet的服务， 同时也提供给我们解析静态文本的服务。

　　Connector: Tomcat都是在容器里面处理问题的， 而容器又到哪里去取得输入信息呢？

　　Connector就是专干这个的。 他会把从socket传递过来的数据， 封装成Request, 传递给容器来处理。

　　通常我们会用到两种Connector,一种叫http connectoer， 用来传递http需求的。 另一种叫AJP， 在我们整合apache与tomcat工作的时候， apache与tomcat之间就是通过这个协议来互动的。 （说到apache与tomcat的整合工作， 通常我们的目的是为了让apache 获取静态资源， 而让tomcat来解析动态的jsp或者servlet。）

　　Container: 当http connector把需求传递给顶级的container: Engin的时候， 我们的视线就应该移动到Container这个层面来了。

　　在Container这个层， 我们包含了3种容器： Engin, Host, Context.

　　Engin: 收到service传递过来的需求， 处理后， 将结果返回给service( service 是通过 connector 这个媒介来和Engin互动的 ).

　　Host: Engin收到service传递过来的需求后，不会自己处理， 而是交给合适的Host来处理。

　　Host在这里就是虚拟主机的意思， 通常我们都只会使用一个主机，既“localhost”本地机来处理。

　　Context: Host接到了从Host传过来的需求后， 也不会自己处理， 而是交给合适的Context来处理。

　　比如：

　　

　　前者交给foo这个Context来处理， 后者交给bar这个Context来处理。

　　很明显吧！ context的意思其实就是一个web app的意思。

　　我们通常都会在server.xml里面做这样的配置

　　

　　这个context容器，就是用来干我们该干的事儿的地方的。

　　Compenent: 接下来， 我们继续讲讲component是干什么用的。

　　我们得先理解一下容器和组件的关系。

　　需求被传递到了容器里面， 在合适的时候， 会传递给下一个容器处理。

　　而容器里面又盛装着各种各样的组件， 我们可以理解为提供各种各样的增值服务。

　　manager: 当一个容器里面装了manager组件后，这个容器就支持session管理了， 事实上在tomcat里面的session管理， 就是靠的在context里面装的manager component.

　　logger: 当一个容器里面装了logger组件后， 这个容器里所发生的事情， 就被该组件记录下来啦！ 我们通常会在logs/ 这个目录下看见 catalina_log.time.txt 以及 localhost.time.txt 和localhost_examples_log.time.txt。 这就是因为我们分别为：engin, host以及context(examples)这三个容器安装了logger组件， 这也是默认安装， 又叫做标配 ：）

　　loader: loader这个组件通常只会给我们的context容器使用， loader是用来启动context以及管理这个context的classloader用的。

　　pipline: pipeline是这样一个东西， 当一个容器决定了要把从上级传递过来的需求交给子容器的时候， 他就把这个需求放进容器的管道(pipeline)里面去。 而需求傻呼呼得在管道里面流动的时候， 就会被管道里面的各个阀门拦截下来。 比如管道里面放了两个阀门。 第一个阀门叫做“access_allow_vavle”， 也就是说需求流过来的时候，它会看这个需求是哪个IP过来的， 如果这个IP已经在黑名单里面了， sure, 杀！ 第二个阀门叫做“defaul_access_valve”它会做例行的检查， 如果通过的话，OK， 把需求传递给当前容器的子容器。 就是通过这种方式， 需求就在各个容器里面传递，流动， 最后抵达目的地的了。

　　valve: 就是上面所说的阀门啦。

　　Tomcat里面大概就是这么些东西， 我们可以简单地这么理解tomcat的框架，它是一种自上而下， 容器里又包含子容器的这样一种结构。

　　2. Tomcat的启动流程

　　这篇文章是讲tomcat怎么启动的，既然我们大体上了解了TOMCAT的框架结构了， 那么我们可以望文生意地就猜到tomcat的启动， 会先启动父容器，然后逐个启动里面的子容器。 启动每一个容器的时候， 都会启动安插在他身上的组件。 当所有的组件启动完毕， 所有的容器启动完毕的时候， tomcat本身也就启动完毕了。

　　顺理成章地， 我们同样可以猜到， tomcat的启动会分成两大部分， 第一步是装配工作。 第二步是启动工作。

　　装配工作就是为父容器装上子容器， 为各个容器安插进组件的工作。 这个地方我们会用到digester模式， 至于digester模式什么， 有什么用， 怎么工作的. 请参考

　　启动工作是在装配工作之后， 一旦装配成功了， 我们就只需要点燃最上面的一根导线， 整个tomcat就会被激活起来。 这就好比我们要开一辆已经装配好了的汽车的时候一样，我们只要把钥匙插进钥匙孔，一拧，汽车的引擎就会发动起来，空调就会开起来， 安全装置就会生效， 如此一来，汽车整个就发动起来了。（这个过程确实和TOMCAT的启动过程不谋而和， 让我们不得不怀疑 TOMCAT的设计者是在GE做JAVA开发的）。

　　2.1 一些有意思的?疲?

　　Catalina

　　Tomcat

　　Bootstrap

　　Engin

　　Host

　　Context

　　他们的意思很有意思：

　　Catalina: 远程轰炸机

　　Tomcat: 熊猫轰炸机 -- 轰炸机的一种（这让我想起了让国人引以为豪的熊猫手机，是不是英文可以叫做tomcat??? ， 又让我想起了另一则广告： 波导-手机中的战斗机、波音-客机中的战斗机 ）

　　Bootstap: 引导

　　Engin: 发动机

　　Host: 主机，领土

　　Context: 内容， 目标， 上下文

　　... 在许多许多年后， 现代人类已经灭绝。 后现代生物发现了这些单词零落零落在一块。 一个自以为聪明的家伙把这些东西翻译出来了：

　　在地勤人员的引导(bootstrap)下， 一架轰炸架(catalina)腾空跃起， 远看是熊猫轰炸机(tomcat)， 近看还是熊猫轰炸机！ 凭借着优秀的发动机技术(engin)， 这架熊猫轰炸机飞临了敌国的领土上空(host)， 对准目标(context)投下了毁天灭地的核弹头，波~ 现代生物就这么隔屁了~

　　综上所述， 这又不得不让人联想到GE是不是也参与了军事设备的生产呢？

　　反对美帝国主义！ 反对美霸权主义！ 和平万岁！ 自由万岁！

　　2.2

　　历史就是那么惊人的相似！ tomcat的启动就是从org.apache.catalina.startup.Bootstrap这个类悍然启动的！

　　在Bootstrap里做了两件事：

　　1. 指定了3种类型classloader:

　　commonLoader: common/classes、common/lib、common/endorsed

　　catalinaLoader: server/classes、server/lib、commonLoader

　　sharedLoader：

　　shared/classes、shared/lib、commonLoader

　　2. 引导Catalina的启动。

　　用Reflection技术调用org.apache.catalina.startup.Catalina的process方法， 并传递参数过去。

　　2.3 Catalina.java

　　Catalina完成了几个重要的任务：

　　1. 使用Digester技术装配tomcat各个容器与组件。

　　1.1 装配工作的主要内容是安装各个大件。 比如server下有什么样的servcie。 Host会容纳多少个context。 Context都会使用到哪些组件等等。

　　1.2 同时呢， 在装配工作这一步， 还完成了mbeans的配置工作。 在这里，我简单地但不十分精确地描述一下mbean是什么，干什么用的。

　　我们自己生成的对象， 自己管理， 天经地义！ 但是如果我们创建了对象了， 想让别人来管， 怎么办呢？ 我想至少得告诉别人我们都有什么， 以及通过什么方法可以找到

　　吧！ JMX技术给我们提供了一种手段。 JMX里面主要有3种东西。Mbean, agent, connector.

　　Mbean： 用来映射我们的对象。也许mbean就是我们创建的对象， 也许不是， 但有了它， 就可以引用到我们的对象了。

　　Agent:

　　通过它， 就可以找到mbean了。

　　Connector: 连接Agent的方式。 可以是http的， 也可以是rmi的，还可以直接通过socket。

　　发生在tomcat 装配过程中的事情:

　　GlobalResourcesLifecycleListener 类的初始化会被触发：

　　protected static Registry registry = MBeanUtils.createRegistry();

　　会运行