Tomcat源码
此项目来自于我的Tomcat源码解析，对应的Tomcat8.5.X的源码，在学习过程中会加入很多的中文注释，并且有相关的博客专栏来记录对Tomcat源码的学习。让我们一起进入tomcat的世界，拥抱源码吧.如有问题，欢迎来私信交流
下面对Tomcat启动过程的源码为例，进行源码分析，其他的就去看博客吧。
回顾一下上一节Tomcat的架构： （1）Server：代表整个Servelt容器 （2）service：包含一个和多个Connector和一个Container组件 （3）Connector：连接器 （4）Container：通用的容器概念 （5）Engine：Servelt引擎 （6）Host:主机 （7）Context：WebApp （8）Wrapper：Servelt （9）Excutor：线程池
一、概述
二、init阶段
（1）用户通过Bootstrap类的main函数创建Bootstrap对象，并调用Bootstrap的init方法; 初始化Tomcat自定义的类加载器 利用反射创建org.apache.catalina.startup.Catalina并为其设置父类加载器。
public void init() throws Exception {
///初始化类加载器
initClassLoaders();
// 设置当前线程的类加载器
Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
// 加载我们的启动类，并且调用他的process方法。
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("Loading startup class");
Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();
// Set the shared extensions class loader
// 设置共享的拓展类加载器
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("Setting startup class properties");
String methodName = "setParentClassLoader";
Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
Method method =
startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
// catalinaDaemon赋值为Catalina
catalinaDaemon = startupInstance;
}（2）执行load方法，加载Catalina（通过反射）
private void load(String[] arguments) throws Exception {
// 调用load方法
String methodName = "load";
Object param[];
Class<?> paramTypes[];
if (arguments == null || arguments.length == 0) {
paramTypes = null;
param = null;
} else {
paramTypes = new Class[1];
paramTypes[0] = arguments.getClass();
param = new Object[1];
param[0] = arguments;
}
Method method =
catalinaDaemon.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Calling startup class " + method);
}
// 反射执行Catalina的load方法。
method.invoke(catalinaDaemon, param);
}（3）Catalina的load方法通过Degister解析conf/server.xml创建Server对象，并执行Server的init方法。 （4）Server接口的标准实现类StandardServer，由于StandardServer的父类的父类LifecycleBase继承了Lifecycle，并重写了init方法将 initInternal方法作为模板方法，所以执行Server的init方法会调用StandardServer的initInternal方法。在该方法中，执行了Service的init方法。 注意从这里，一个Server包含多个Service。
// 初始化我们的service
// services的数量取决于server.xml内配置的<service></service>标签的数量
for (Service service : services) {
service.init();
}（5）同样的道理执行Service接口的标准实现类StandardService的initInternal方法，在该方法中启动了Engine、线程池、连接器。
protected void initInternal() throws LifecycleException {
super.initInternal();
// 启动engine!!!!
if (engine != null) {
engine.init();
}
// 初始化连接池
for (Executor executor : findExecutors()) {
if (executor instanceof JmxEnabled) {
((JmxEnabled) executor).setDomain(getDomain());
}
executor.init();
}
// 初始化mapper监听器
mapperListener.init();
// 初始化我们的连接器！！！
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);
}
}
}
}(7)connector.init()也是同样的道理，执行的是initInternal方法，在该方法中初始化了CoyoteAdapter适配器，也初始化了protocolHandler协议处理器。 其中Connector的构造函数里面默认指定了ProtocolHandler为Http11NioProtocol。所以这里初始化的是Http11NioProtocol。
protected void initInternal() throws LifecycleException {
super.initInternal();
// 初始化适配器
adapter = new CoyoteAdapter(this);
protocolHandler.setAdapter(adapter);
// Make sure parseBodyMethodsSet has a default
if (null == parseBodyMethodsSet) {
setParseBodyMethods(getParseBodyMethods());
}
if (protocolHandler.isAprRequired() && !AprLifecycleListener.isInstanceCreated()) {
throw new LifecycleException(sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerNoAprListener",
getProtocolHandlerClassName()));
}
if (protocolHandler.isAprRequired() && !AprLifecycleListener.isAprAvailable()) {
throw new LifecycleException(sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerNoAprLibrary",
getProtocolHandlerClassName()));
}
if (AprLifecycleListener.isAprAvailable() && AprLifecycleListener.getUseOpenSSL() &&
protocolHandler instanceof AbstractHttp11JsseProtocol) {
AbstractHttp11JsseProtocol<?> jsseProtocolHandler =
(AbstractHttp11JsseProtocol<?>) protocolHandler;
if (jsseProtocolHandler.isSSLEnabled() &&
jsseProtocolHandler.getSslImplementationName() == null) {
// OpenSSL is compatible with the JSSE configuration, so use it if APR is available
jsseProtocolHandler.setSslImplementationName(OpenSSLImplementation.class.getName());
}
}
try {
/// 初始化协议处理器
protocolHandler.init();
} catch (Exception e) {
throw new LifecycleException(
sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerInitializationFailed"), e);
}
}（8）ProtocolHandler的实现类AbstractProtocol执行init方法初始化EndPoint的实现类NioEndPoint
public void init() throws Exception {
if (getLog().isInfoEnabled()) {
getLog().info(sm.getString("abstractProtocolHandler.init", getName()));
}
if (oname == null) {
// Component not pre-registered so register it
oname = createObjectName();
if (oname != null) {
Registry.getRegistry(null, null).registerComponent(this, oname, null);
}
}
if (this.domain != null) {
ObjectName rgOname = new ObjectName(domain + ":type=GlobalRequestProcessor,name=" + getName());
this.rgOname = rgOname;
Registry.getRegistry(null, null).registerComponent(
getHandler().getGlobal(), rgOname, null);
}
String endpointName = getName();
endpoint.setName(endpointName.substring(1, endpointName.length() - 1));
endpoint.setDomain(domain);
// 初始化endpoint！！
endpoint.init();
}三、 start阶段
（1）执行BootStrap的start方法，启动Catalina（通过反射）
public void start() throws Exception {
if (catalinaDaemon == null) {
init();
}
// 启动Catalina
Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class[]) null);
method.invoke(catalinaDaemon, (Object[]) null);
}（2）Catalina的start方法通过getServer().start();启动Server （3）StandardServer的startInternal方法启动了Service
protected void startInternal() throws LifecycleException {
fireLifecycleEvent(CONFIGURE_START_EVENT, null);
setState(LifecycleState.STARTING);
globalNamingResources.start();
// 启动我们自定义的Service
synchronized (servicesLock) {
for (Service service : services) {
// 启动Service
service.start();
}
}
}（4）StandardService的startInternal方法启动了Engine、Excutor、mapperListener、Connector 。Connector 的启动，启动了protocolHandler，启动了端口进行监听用户的请求。
protected void startInternal() throws LifecycleException {
if (log.isInfoEnabled())
log.info(sm.getString("standardService.start.name", this.name));
setState(LifecycleState.STARTING);
// 首先启动我们定义的容器
if (engine != null) {
synchronized (engine) {
engine.start();
}
}
// 启动线程池
synchronized (executors) {
for (Executor executor : executors) {
executor.start();
}
}
// 启动Mapper映射监听器
mapperListener.start();
// 启动 Connectors
synchronized (connectorsLock) {
for (Connector connector : connectors) {
try {
// If it has already failed, don't try and start it
if (connector.getState() != LifecycleState.FAILED) {
connector.start();
}
} catch (Exception e) {
log.error(sm.getString(
"standardService.connector.startFailed",
connector), e);
}
}
}
}（5）从StandardEngine开始都含有子容器，并且都可以启动、关闭、添加和启动子容器。所以Engine、Host、Context还有Wrapper都继承了实现了Container接口的ContainerBase类。ContainerBase的startInternal方法抽象了容器的公共操作。所以这些容器的启动流程都是先执行一些自己的操作，然后调用父类的startInternal执行集群、域、子容器的启动并设置LifecycleState.STARTING事件。
@Override
protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
// Log our server identification information
if (log.isInfoEnabled())
log.info("Starting Servlet Engine: " + ServerInfo.getServerInfo());
// Standard container startup
// 标准容器启动，调用父类ContainerBase的startInternal方法。
super.startInternal();
}ContainerBase的startInternal实现如下：
protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
// Start our subordinate components, if any
logger = null;
getLogger();
// 启动集群
Cluster cluster = getClusterInternal();
if (cluster instanceof Lifecycle) {
((Lifecycle) cluster).start();
}
// 启动域
Realm realm = getRealmInternal();
if (realm instanceof Lifecycle) {
((Lifecycle) realm).start();
}
// 获取所有子节点
Container children[] = findChildren();
List<Future<Void>> results = new ArrayList<>();
for (Container child : children) {
// 启动子节点，触发StandardHost的启动，进入步骤（6）
results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(child)));
}
MultiThrowable multiThrowable = null;
// Future设计模式，拿着票据等待
for (Future<Void> result : results) {
try {
result.get();
} catch (Throwable e) {
log.error(sm.getString("containerBase.threadedStartFailed"), e);
if (multiThrowable == null) {
multiThrowable = new MultiThrowable();
}
multiThrowable.add(e);
}
}
if (multiThrowable != null) {
throw new LifecycleException(sm.getString("containerBase.threadedStartFailed"),
multiThrowable.getThrowable());
}
// 启动我们PipeLine管道的每个节点（Value），包括最基本的。
if (pipeline instanceof Lifecycle) {
((Lifecycle) pipeline).start();
}
// 通过设置状态，监听器激活XXXConfig。
setState(LifecycleState.STARTING);
// Start our thread
threadStart();
}设置当前事件LifecycleState.STARTING，会激发EngineConfig，EngineConfig的start事件只打印了日志没有做其他处理。 XXXConfig是容器类事件的响应类
public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {
// Identify the engine we are associated with
try {
engine = (Engine) event.getLifecycle();
} catch (ClassCastException e) {
log.error(sm.getString("engineConfig.cce", event.getLifecycle()), e);
return;
}
// Process the event that has occurred
if (event.getType().equals(Lifecycle.START_EVENT))
start();
else if (event.getType().equals(Lifecycle.STOP_EVENT))
stop();
}
// Engine的start事件处理函数
protected void start() {
// Egine的start事件没做其他处理，只打印了日志。
if (engine.getLogger().isDebugEnabled())
engine.getLogger().debug(sm.getString("engineConfig.start"));
}（5）StandardHost的启动
@Override
protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
// 设置错误报错
String errorValve = getErrorReportValveClass();
if ((errorValve != null) && (!errorValve.equals(""))) {
try {
boolean found = false;
Valve[] valves = getPipeline().getValves();
for (Valve valve : valves) {
if (errorValve.equals(valve.getClass().getName())) {
found = true;
break;
}
}
if (!found) {
Valve valve =
(Valve) Class.forName(errorValve).getConstructor().newInstance();
getPipeline().addValve(valve);
}
} catch (Throwable t) {
ExceptionUtils.handleThrowable(t);
log.error(sm.getString(
"standardHost.invalidErrorReportValveClass",
errorValve), t);
}
}
// 调用父类ContainerBase的startInternal方法，同样进行日志处理、集群、域、线程池、管道、添加子容器的处理。
super.startInternal();
}HostConfig的start事件处理函数，执行了部署war包的操作。
public void start() {
if (log.isDebugEnabled())
log.debug(sm.getString("hostConfig.start"));
try {
ObjectName hostON = host.getObjectName();
oname = new ObjectName
(hostON.getDomain() + ":type=Deployer,host=" + host.getName());
Registry.getRegistry(null, null).registerComponent
(this, oname, this.getClass().getName());
} catch (Exception e) {
log.warn(sm.getString("hostConfig.jmx.register", oname), e);
}
if (!host.getAppBaseFile().isDirectory()) {
log.error(sm.getString("hostConfig.appBase", host.getName(),
host.getAppBaseFile().getPath()));
host.setDeployOnStartup(false);
host.setAutoDeploy(false);
}
// 部署WebApps
if (host.getDeployOnStartup())
deployApps();
}（5）StandardContext的startInternal方法很复杂，并且重写之后并没有执行父类的startInternal方法，具体工作是：启动命名空间的资源、生成work目录（apache-tomcat-9.0.14\work）、添加必要的四类资源、启动子节点、Servelt容器初始化、加载并且初始化所有的load on startup的Servelt、setState(LifecycleState.STARTING)。
// 启动命名空间的资源
if (namingResources != null) {
namingResources.start();
}
// 生成work目录。apache-tomcat-9.0.14\work
postWorkDirectory();
// Add missing components as necessary
// 添加必要的资源
// 资源分为四种：
// 1、Pre：在Context.xml中定义的标签<PreResource></PreResource>
// 2、Main：Web应用的主要资源，主要是WEB-INT/lib和WEB-INT/classes资源。
// 3、JARs：<JarResource></JarResource>
// 4、Post：<PostResource></PostResource>
if (getResources() == null) { // (1) Required by Loader
if (log.isDebugEnabled())
log.debug("Configuring default Resources");
try {
setResources(new StandardRoot(this));
} catch (IllegalArgumentException e) {
log.error(sm.getString("standardContext.resourcesInit"), e);
ok = false;
}
}
if (ok) {
// 启动资源。
resourcesStart();
}
// 加载WebappLoader，webapp的类加载器。
if (getLoader() == null) {
WebappLoader webappLoader = new WebappLoader();
webappLoader.setDelegate(getDelegate());
setLoader(webappLoader);
}
// 通知生命周期监听器Configure启动事件。
// 触发了ContextConfig的configureStart方法，configureStart执行webConfig方法，webConfig执行了configureContext启动了容器
fireLifecycleEvent(Lifecycle.CONFIGURE_START_EVENT, null);
// 如果没有被启动，那么启动我们的子节点
for (Container child : findChildren()) {
if (!child.getState().isAvailable()) {
child.start();
}
}
// 调用Servelt容器初始化
for (Map.Entry<ServletContainerInitializer, Set<Class<?>>> entry :
initializers.entrySet()) {
try {
// 这里的ServletContext是ApplicationContext
// 会执行StandardWrapper的load方法。
entry.getKey().onStartup(entry.getValue(),
getServletContext());
} catch (ServletException e) {
log.error(sm.getString("standardContext.sciFail"), e);
ok = false;
break;
}
}
// 加载并且初始化所有的load on startup的Servelt
if (ok) {
if (!loadOnStartup(findChildren())) {
log.error(sm.getString("standardContext.servletFail"));
ok = false;
}
}
// 注意这个事件没人处理。
setState(LifecycleState.STARTING); 回顾一下load-on-startup
web.xml中可以配置Servelt的启动时机
<servlet>
<servlet-name>S1</servlet-name>
<servlet-class>com.web.servlet.S1</servlet-class>
<load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
load-on-startup的取值：
大于等于0：tomcat启动的时候就加载。同时也代表优先级，即数字越大优先级越低，0的优先级最高。
小于0：懒加载，即第一次调用Servelt的时候加载。默认就是-1下面是这个逻辑的代码
public boolean loadOnStartup(Container children[]) {
// 收集所有需要启动时初始化的servlets
TreeMap<Integer, ArrayList<Wrapper>> map = new TreeMap<>();
for (Container child : children) {
Wrapper wrapper = (Wrapper) child;
int loadOnStartup = wrapper.getLoadOnStartup();
if (loadOnStartup < 0) {
// loadOnStartup小于0是懒加载，就是第一次使用Servelt时才加载。
continue;
}
Integer key = Integer.valueOf(loadOnStartup);
ArrayList<Wrapper> list = map.get(key);
if (list == null) {
list = new ArrayList<>();
map.put(key, list);
}
list.add(wrapper);
}
// 加载收集到的启动时加载的servlet
for (ArrayList<Wrapper> list : map.values()) {
for (Wrapper wrapper : list) {
try {
// load StandardWrapper
wrapper.load();
} catch (ServletException e) {
getLogger().error(sm.getString("standardContext.loadOnStartup.loadException",
getName(), wrapper.getName()), StandardWrapper.getRootCause(e));
// NOTE: load errors (including a servlet that throws
// UnavailableException from the init() method) are NOT
// fatal to application startup
// unless failCtxIfServletStartFails="true" is specified
if (getComputedFailCtxIfServletStartFails()) {
return false;
}
}
}
}
return true;
}（6）StandardContext的startInternal里面的Lifecycle.CONFIGURE_START_EVENT事件，触发了ContextConfig的configureStart方法，configureStart执行webConfig方法，webConfig执行了configureContext启动了Wrapper。这里很绕。
四、UML类图
放一张很详细的类图。
