《看透springMVC源码》之Tomcat的顶级结构及启动过程

Tomcat的顶层结构

Tomcat中最顶层的容器，代表整个服务层，Server中包含至少一个Service，用于具体提供服务。Service主要包括两部分：Connector和Container。Connector用于处理连接相关的事情，并提供Socket与request、response的转换，Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理request请求。一个Tomcat中只有一个Server，一个Server可以包含多个Service，一个Service只有一个Container，但可以有多个Connectors（因为一个服务可以有多个连接，如同时提供http和https连接，也可以提供相同协议不同端口的连接）。

Tomcat里的Server由org.apache.catelina.startup.Catalina来管理，Catalina是整个Toncat的管理类，它里面的三个方法load、start、stop分别用来管理整个服务的生命周期，load方法用于根据conf/server.xml文件创建Server并调用Server的init方法进行初始化，start方法用于启动服务器，stop方法用于停止服务器，start和stop方法在内部分别调用了Server的start和stop方法，load方法内部调用了调用了Server的init方法，这三个方法都会按容器的结构逐层调用相应的方法，比如Server的start方法中会调用所有的Service中的start方法，Service中的start方法又会调用所有包含的Connectors和Cantainer的start方法，这样整个服务器就启动了，init和stop方法也一样，这就是Tomcat生命周期的管理方式。Catalina的await方法也很重要，它直接调用了Server的await方法，这个方法的作用是进入一个循环，让主线程不会退出。
不过Tomcat的入口main方法并不在Catalina类里，而是在org.apache.catalina.startup.Bootstrap中。Bootstrap的作用类似一个CatalinaAdaptor，具体处理过程还是使用Catalina来完成的，这么做的好处是可以把启动的入口和具体的管理类分开，从而可以很方便地创建出多种启动方式，每种启动方式只需要写一个相应的CatalinaAdapter就可以了。

Bootstrap的启动过程

boostrap是tomcat的入口，正常情况下启动Tomcat就是调用的Bootstrap的mian方法，代码如下：


首先新建了Bootrap，并执行init方法初始化；然后处理main方法传入的命令，如果agrs参数为空，默认执行start。
在init方法里初始化了CalssLoader，并用ClassLoader创建了Catalina实例，然后赋给catalinaDaemon变量，后面对命令的操作都要使用catalinaDaemon来具体执行、
对start命令的处理调用了三个方法：setAwait(true)，load(args)，和start()。这三个方法内部都调用了Catalina的相应方法进行具体执行，只不过是用反射来调用的。

上面的调用相当于((Catalina)catalinaDaemon).start()。setAwait和load也用类似的方法调用了Catalina中的setAwait和load方法。

Catalina的启动过程

从前面的内容可以知道，Catalina的启动主要是调用setAwait、load和start方法来完成的。setAwait方法用于设置Server启动后是否进入等待状态，如果为true则进入，否则不进入；load方法用于加载配置文件，创建并初始化Server；start方法用于启动服务器。

await属性会在start方法中的服务器启动完成之后使用它来判断是否进入等待状态。
Catalina的load方法根据conf/server.xml创建了Server对象，并赋值给server属性（具体解析操作是通过开源项目Digister完成的），然后调用了server的init方法：

Catalina的start方法主要调用了server的start方法启动服务器，并根据await属性判断是否让程序进入了等待状态：

首先判断Server是否已经存在了，如果不存在则调用load方法来初始化Server，然后调用Server的start方法来启动服务器，最后注册了关闭钩子并根据await属性判断是否进入等待状态。进入等待状态会调用await和stop两个方法，await方法直接调用了Server的await方法，Server的await方法内部会执行一个while循环，这样程序就停到了await方法，当await方法里的while循环退出时，就会执行stop方法，从而关闭服务器。

Server的启动过程

Server接口中提供addServer(Service service)、removeService(Service service)来添加和删除Service，Server的init方法和start方法分别循环调用了每个Service的init方法和start方法来启动所有Service。
Server的默认实现是org.apache.catalina.core.StandardSrever，StandardServer继承自LifecycleMBeanBase，LifecycleMBeanBase又继承自LifecycleBase，init和start方法就定义在了LifecycleBase中，LifecycleBase里的init方法和start方法有调用initInternal方法和startInternal方法，这两个方法都是模板方法，由子类具体实现，所以调用StandardServer的init和start方法时会执行StandardServer自己的initInternal和startInternal方法，这就是Tomcat生命周期的管理方式。

除了startInternal和initInternal方法，StandardServer中还实现了await方法，Catalina中就是调用它让服务器进入等待状态的：


处理的大概逻辑是首先判断端口号port，然后根据port的值分为三种处理方法：
1. port为-2，则会直接退出，不进入循环、
2. port为-1，则会进入一个while(!stopAwait) 的循环，并且在内部没有break跳出的语句，stopAwait标志只有调用了stop方法才会设置为ture，所以port为-1时只有在外部调用stop方法才会退出循环。
3. port为其他值，则也会进入一个while(!stopAwait)的循环，不过同时会在port所在端口启动一个ServerScoket来监听关闭命令，如果收到了则会使用brake跳出循环。
这里的端口port和关闭命令shutdown是在conf/server.xml文件中配置Server时设置的：

这时会在8005端口监听“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就会关闭Tomcat。如果不想使用网络命令来关闭服务器可以将端口设置为-1。

Service的启动过程

Service的默认实现是org.apache.catalina.core.StandardService，Standardservice也继承自LifecycleMBeanBase类，所以init和start方法最终也会调用initInternal和startInternal方法：


可以看到，StandardService中的initInternal和startInternal方法主要调用cantainer、executors、mapperListener、connectors的init和start方法。container和connectors前面已经介绍过，mapperListener是mapper
的监听器，可以监听container容器的变化，executors是用在connectors中管理线程的线程池，在server.xml配置文件综中有参考用法，不过默认是注释起来的：

这样Connector就配置了一个叫tomcatThreadPool的线程池，最多可以同时启动150个线程，最少要有4个可用线程。
至此整个Tomcat服务器就启动了：