Tomcat学习之启动过程

startup.bat

当我们启动tomcat一般是运行%TOMCAT_HOME%\bin\startup.bat文件，这个文件实际上调用了%TOMCAT_HOME%\bin\catalina.bat批处理文件：

set "EXECUTABLE=%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat"
......
set CMD_LINE_ARGS=
:setArgs
if ""%1""=="""" goto doneSetArgs
set CMD_LINE_ARGS=%CMD_LINE_ARGS% %1
shift
goto setArgs
:doneSetArgs

call "%EXECUTABLE%" start %CMD_LINE_ARGS%

startup.bat将start命令和控制台的所有参数都传给了catalina.bat文件，下面来看catalina.bat文件中是怎么启动Tomcat的？注意到下面这句

%_EXECJAVA% %JAVA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %JPDA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -Djava.endorsed.dirs="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Djava.security.manager -Djava.security.policy=="%SECURITY_POLICY_FILE%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%

_EXECJAVA=_RUNJAVA="%JRE_HOME%\bin\java"，这是在%TOMCAT_HOME%\bin\setclasspath.bat文件中设置的，也就是说这句要运行一个JAVA程序，后面紧接着就应该是运行的类%MAINCLASS%，MAINCLASS=org.apache.catalina.startup.Bootstrap，不错org.apache.catalina.startup.Bootstrap类正是Tomcat的入口类，Tomcat正是从Bootstrap类的main方法开始运行的。

Bootstrap

下面来看看Bootstrap的main方法做了哪些事情：

 public static void main(String args[]) {
	if (daemon == null) {
		Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
		try {
			bootstrap.init();
		} catch (Throwable t) {
			handleThrowable(t);
			t.printStackTrace();
			return;
		}
		daemon = bootstrap;
	}

	try {
	   ...
		if (command.equals("start"))
		   daemon.start();
	   ...
	} catch (Throwable t) {
		...
	}
}

从以上代码可以看出main方法做了3件事情：

1、初始化;

2、装配tomcat容器

3、启动tomcat容器

初始化

    public void init()
        throws Exception
    {

        // Set Catalina path
        setCatalinaHome();
        setCatalinaBase();

        initClassLoaders();

        Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);

        SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);

        // Load our startup class and call its process() method
        if (log.isDebugEnabled())
            log.debug("Loading startup class");
        Class startupClass =
            catalinaLoader.loadClass
            ("org.apache.catalina.startup.Catalina");
        Object startupInstance = startupClass.newInstance();

        // Set the shared extensions class loader
        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 = startupInstance;

    }

1、设置catalina.home系统属性

如果catalina.home被设置过直接返回，否则设置：如果bootstrap.jar文件存在，就设置为这个文件所在目录的上一级目录；如果不存在就设置为当前工作目录。在%TOMCAT_HOME%\bin目录下实际上是有这个jar文件的，也就是catalina.home=%TOMCAT_HOME%。

2、设置catalina.base系统属性，和1差不多

3、initClassLoaders，初始化三个classLoader：

commonLoader：用于加载common/lib目录下的jar包和class文件
catalinaLoader：用于加载server/lib目录下的jar包和class文件
sharedLoader：用于加载shared/lib目录下的jar包和class文件

commonLoader是catalinaLoader和sharedLoader的parent classloader,Tomcat6以后，查看catalina.properties文件可以看见server.loader和shared.loader都是为空的。

catalina.properties文件中common.loader=${catalina.base}/lib,${catalina.base}/lib/*.jar,${catalina.home}/lib,${catalina.home}/lib/*.jar

4、然后设置当前线程的classloader为catalinaLoader

5、紧接着加载与安全相关的包和类

6、然后设置org.apache.catalina.startup.Catalina这个类的parent classloader为sharedLoader

7、创建org.apache.catalina.startup.Catalina这个类的实例并赋给catalinaDaemon

装配容器

通过调用org.apache.catalina.startup.Catalina的load方法来实现的

public void load() {
	initDirs();
	// Before digester - it may be needed

	initNaming();
	
	// Create and execute our Digester
	Digester digester = createStartDigester();
	digester.push(this);
	digester.parse(inputSource);

	getServer().init();
	}
}

1、初始化目录和命名规则，为digester解析XML做准备,digester准备后面再研究一下

2、创建一个digester对象，解析conf/server.xml文件，在解析server.xml的过程中会调用StandardService.setContainer方法，将其设置为StandardEngine

3、初始化Servlet窗口，这里的getServer()实际上返回的是StandardServer对象，这个初始化过程是在StandardServer类的initInternal方法中完成的，这个方法主要干了两件事，1是注册MBean，让JMX管理tomat容器，2是初始化Service

        // Initialize our defined Services
        for (int i = 0; i < services.length; i++) {
            services[i].init();
        }

从代码可以看出，一个tomcat容器是可以同时服务于多个应用的，tomcat配置多个services可以参考 http://www.ff-bb.cn/logs/109466274.html service的初始化是在StandardService类的initInternal方法中完成的

protected void initInternal() throws LifecycleException {
        if (container != null) {
            container.init();
        }

        // Initialize any Executors
        for (Executor executor : findExecutors()) {
            if (executor instanceof LifecycleMBeanBase) {
                ((LifecycleMBeanBase) executor).setDomain(getDomain());
            }
            executor.init();
        }

        // Initialize our defined Connectors
        synchronized (connectors) {
            for (Connector connector : connectors) {
                    connector.init();
            }
        }
    }

这个方法也做了几件事，1是初始化container，会调用StandardEngine的initInternal方法，2初始化Executor,3是初始化两个连接器[Connector[HTTP/1.1-8080], Connector[AJP/1.3-8009]]

启动容器

此处的start调用的是org.apache.catalina.startup的start方法

public void start() {
	...
	long t1 = System.nanoTime();
	// Start the new server
	try {
		getServer().start();
	} catch (LifecycleException e) {
		log.error("Catalina.start: ", e);
	}
	...
	if (await) {
		await();
		stop();
	}
}

start方法会调用StandardServer、StandardService、StandardEngine、StandardHost、StandardContext、StandardWrapper的start或者startInternal方法来完成启动过程，最后会循环等待，在关闭命令到来之前一直运行!

总结

1、tomcat中大量引入了模板方法模式，org.apache.catalina.util.LifecycleBase被所有容器继承，其中initInternal和startInternal方法是抽象方法，在初始化和启动时被每个容器会调用其init和start方法，这两个方法会去调用对应抽象方法***Internal,这些抽象方法都是在子类中实现的
2、tomcat中大量使用了类的反射，基本上都是通过配置文件获取类名，然后利用反射得到class对象，再通过newInstance获取对象。