SpringBoot中如何启动Tomcat流程
前面在一篇文章中介绍了 Spring 中的一些重要的 context。有一些在此文中提到的 context,可以参看上篇文章。
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SpringBoot 项目之所以部署简单,其很大一部分原因就是因为不用自己折腾 Tomcat 相关配置,因为其本身内置了各种 Servlet 容器。一直好奇: SpringBoot 是怎么通过简单运行一个 main 函数,就能将容器启动起来,并将自身部署到其上 。此文想梳理清楚这个问题。
我们从SpringBoot的启动入口中分析:
Context 创建
// Create, load, refresh and run the ApplicationContext context = createApplicationContext();
在SpringBoot 的 run 方法中,我们发现其中很重要的一步就是上面的一行代码。注释也写的很清楚:
创建、加载、刷新、运行 ApplicationContext。
继续往里面走。
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() { Class<?> contextClass = this.applicationContextClass; if (contextClass == null) { try { contextClass = Class.forName(this.webEnvironment ? DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS : DEFAULT_CONTEXT_CLASS); } catch (ClassNotFoundException ex) { throw new IllegalStateException( "Unable create a default ApplicationContext, " + "please specify an ApplicationContextClass", ex); } } return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiate(contextClass); }
逻辑很清楚:
先找到 context 类,然后利用工具方法将其实例化。
其中 第5行有个判断:如果是 web 环境,则加载 DEFAULT _WEB_CONTEXT_CLASS类。参看成员变量定义,其类名为:
AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext
此类的继承结构如图:
直接继承 GenericWebApplicationContext。关于该类前文已有介绍,只要记得它是专门为 web application提供context 的就好。
refresh
在经历过 Context 的创建以及Context的一些列初始化之后,调用 Context 的 refresh 方法,真正的好戏才开始上演。
从前面我们可以看到AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext的继承结构,调用该类的refresh方法,最终会由其直接父类:EmbeddedWebApplicationContext 来执行。
@Override protected void onRefresh() { super.onRefresh(); try { createEmbeddedServletContainer(); } catch (Throwable ex) { throw new ApplicationContextException("Unable to start embedded container", ex); } }
我们重点看第5行。
private void createEmbeddedServletContainer() { EmbeddedServletContainer localContainer = this.embeddedServletContainer; ServletContext localServletContext = getServletContext(); if (localContainer == null && localServletContext == null) { EmbeddedServletContainerFactory containerFactory = getEmbeddedServletContainerFactory(); this.embeddedServletContainer = containerFactory .getEmbeddedServletContainer(getSelfInitializer()); } else if (localServletContext != null) { try { getSelfInitializer().onStartup(localServletContext); } catch (ServletException ex) { throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", ex); } } initPropertySources(); }
代码第5行,获取到了一个EmbeddedServletContainerFactory,顾名思义,其作用就是为了下一步创建一个嵌入式的 servlet 容器:EmbeddedServletContainer。
public interface EmbeddedServletContainerFactory { /** * 创建一个配置完全的但是目前还处于“pause”状态的实例. * 只有其 start 方法被调用后,Client 才能与其建立连接。 */ EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer( ServletContextInitializer... initializers); }
第6、7行,在 containerFactory 获取EmbeddedServletContainer的时候,参数为 getSelfInitializer 函数的执行结果。暂时不管其内部机制如何,只要知道它会返回一个 ServletContextInitializer 用于容器初始化的对象即可,我们继续往下看。
由于 EmbeddedServletContainerFactory 是个抽象工厂,不同的容器有不同的实现,因为SpringBoot默认使用Tomcat,所以就以 Tomcat 的工厂实现类 TomcatEmbeddedServletContainerFactory 进行分析:
@Override public EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer( ServletContextInitializer... initializers) { Tomcat tomcat = new Tomcat(); File baseDir = (this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory : createTempDir("tomcat")); tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath()); Connector connector = new Connector(this.protocol); tomcat.getService().addConnector(connector); customizeConnector(connector); tomcat.setConnector(connector); tomcat.getHost().setAutoDeploy(false); tomcat.getEngine().setBackgroundProcessorDelay(-); for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) { tomcat.getService().addConnector(additionalConnector); } prepareContext(tomcat.getHost(), initializers); return getTomcatEmbeddedServletContainer(tomcat); }
从第8行一直到第16行完成了 tomcat 的 connector 的添加。tomcat 中的 connector 主要负责用来处理 http 请求,具体原理可以参看 Tomcat 的源码,此处暂且不提。
第17行的 方法有点长,重点看其中的几行:
if (isRegisterDefaultServlet()) { addDefaultServlet(context); } if (isRegisterJspServlet() && ClassUtils.isPresent(getJspServletClassName(), getClass().getClassLoader())) { addJspServlet(context); addJasperInitializer(context); context.addLifecycleListener(new StoreMergedWebXmlListener()); } ServletContextInitializer[] initializersToUse = mergeInitializers(initializers); configureContext(context, initializersToUse);
前面两个分支判断添加了默认的 servlet类和与 jsp 相关的 servlet 类。
对所有的 ServletContextInitializer 进行合并后,利用合并后的初始化类对 context 进行配置。
第 18 行,顺着方法一直往下走,开始正式启动 Tomcat。
private synchronized void initialize() throws EmbeddedServletContainerException { TomcatEmbeddedServletContainer.logger .info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false)); try { addInstanceIdToEngineName(); // Remove service connectors to that protocol binding doesn't happen yet removeServiceConnectors(); // Start the server to trigger initialization listeners this.tomcat.start(); // We can re-throw failure exception directly in the main thread rethrowDeferredStartupExceptions(); // Unlike Jetty, all Tomcat threads are daemon threads. We create a // blocking non-daemon to stop immediate shutdown startDaemonAwaitThread(); } catch (Exception ex) { throw new EmbeddedServletContainerException("Unable to start embedded Tomcat", ex); } }
第11行正式启动 tomcat。
现在我们回过来看看之前的那个 getSelfInitializer 方法:
private ServletContextInitializer getSelfInitializer() { return new ServletContextInitializer() { @Override public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException { selfInitialize(servletContext); } }; }
private void selfInitialize(ServletContext servletContext) throws ServletException { prepareEmbeddedWebApplicationContext(servletContext); ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory(); ExistingWebApplicationScopes existingScopes = new ExistingWebApplicationScopes( beanFactory); WebApplicationContextUtils.registerWebApplicationScopes(beanFactory, getServletContext()); existingScopes.restore(); WebApplicationContextUtils.registerEnvironmentBeans(beanFactory, getServletContext()); for (ServletContextInitializer beans : getServletContextInitializerBeans()) { beans.onStartup(servletContext); } }
在第2行的prepareEmbeddedWebApplicationContext方法中主要是将 EmbeddedWebApplicationContext 设置为rootContext。
第4行允许用户存储自定义的 scope。
第6行主要是用来将web专用的scope注册到BeanFactory中,比如("request", "session", "globalSession", "application")。
第9行注册web专用的environment bean(比如 ("contextParameters", "contextAttributes"))到给定的 BeanFactory 中。
第11和12行,比较重要,主要用来配置 servlet、filters、listeners、context-param和一些初始化时的必要属性。
以其一个实现类ServletContextInitializer试举一例:
@Override public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException { Assert.notNull(this.servlet, "Servlet must not be null"); String name = getServletName(); if (!isEnabled()) { logger.info("Servlet " + name + " was not registered (disabled)"); return; } logger.info("Mapping servlet: '" + name + "' to " + this.urlMappings); Dynamic added = servletContext.addServlet(name, this.servlet); if (added == null) { logger.info("Servlet " + name + " was not registered " + "(possibly already registered?)"); return; } configure(added); }
可以看第9行的打印: 正是在这里实现了 servlet 到 URLMapping的映射。
总结
这篇文章从主干脉络分析找到了为什么在SpringBoot中不用自己配置Tomcat,内置的容器是怎么启动起来的,顺便在分析的过程中找到了我们常用的 urlMapping 映射 Servlet 的实现。
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