02. Tomcat源代码—03. 启动流程分析
1. Tomcat启动时序图
先给出一张Tomcat标准启动时序图（标准启动是从 bin 中的启动文件启动 Tomcat）：
Tomcat 的启动非常标准，除去 Boostrap、Catalin，Server、Service 等这些组件与server.xml 都是一一对照，同时又有先后顺序。基本的顺序是先 init()，然后再 start()。
除了 Bootstrap、Catalina，其他的 Server、Service 等都只是一个接口，实现类均为 StandardXXX 。
下面按照从脚本启动的顺序，一步步分析Tomcat的启动过程。
2. 启动脚本
结论：startup.bat调用catalina.bat，传入start；catalina.bat在start分支中使用java Bootstrap 命令函参数 start启动Tomcat。
我们启动Tomcat时，是在Tomcat中bin目录中，点击startup.bat（如果是Windows的话，当然Linux使用startup.sh）。通过下面的分析知道，启动tomcat也可以不用startup.bat，直接调用catalina.bat start。
2.1 startup.bat
startup.bat做的事情是：
- 查找catalina.bat文件
- 调用catalina.bat，并传入start + 命令行参数
2.2 catalina.bat
我们分片段看catalina.bat文件：
片段1：
最后tomcat启动是执行了Bootstrap类中的main方法。
补充下其他的方式，如debug等：
3. Bootstrap
通过上面脚本分析知道，Tomcat标准启动调用Bootstap.main()，传入参数是start。
Bootstrap.main()
public static void main(String args[]) {
synchronized (daemonLock) {
if (daemon == null) {
// main第一次执行时，daemon为null，new Bootstrap()，并执行init。
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
try {
bootstrap.init();
} catch (Throwable t) {
handleThrowable(t); t.printStackTrace();
return;
}
daemon = bootstrap;
} else {
Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
}
}
try {
String command = "start";
if (args.length > 0) {
command = args[args.length - 1];
}
if (command.equals("startd")) {
args[args.length - 1] = "start";
daemon.load(args);
daemon.start();
} else if (command.equals("stopd")) {
args[args.length - 1] = "stop";
daemon.stop();
} else if (command.equals("start")) {
daemon.setAwait(true);
daemon.load(args);
daemon.start();
if (null == daemon.getServer()) {
System.exit(1);
}
} else if (command.equals("stop")) {
daemon.stopServer(args);
} else if (command.equals("configtest")) {
daemon.load(args);
if (null == daemon.getServer()) {
System.exit(1);
}
System.exit(0);
} else {
log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist.");
}
} catch (Throwable t) {
// Unwrap the Exception for clearer error reporting
if (t instanceof InvocationTargetException &&
t.getCause() != null) {
t = t.getCause();
}
handleThrowable(t);
t.printStackTrace();
System.exit(1);
}
}
上面main()分为2块：
- init()：创建Common ClassLoader、Catalina ClassLoader、Shared ClassLoader，并创建Catalina的实例，赋值给catalinaDaemon。详细见02. Tomcat源代码—04. 类加载器。
- load()、start()：命令行传入的是start，因此看
else if (command.equals("start"))分支。
下面先看load过程：
接下来转到Catalina.load()：
Server.init()会调用到StandardServer.initInternal()：
Service.init()会调用到StandardService.initInternal()：
Engine.init()会调用到StandardEngine.init()：
以StandardServer类为例，发现没有init()，只有一个类似于 init 的 initInternal()，这是为什么呢？
@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
...
}
首先看下Tomcat各组件的生命周期管理。
2. 组件的生命周期管理
Tomcat 的架构设计是清晰的、模块化的。Tomcat拥有很多组件，在启动时一个一个组件启动，很容易遗漏组件，同时还会给后面动态组件拓展带来麻烦。如果采用传统方式的话，组件在启动过程中如果发生异常，会很难管理，比如下一个组件调用了 start()，但是如果它的上级组件还没有 start 甚至还没有 init 的话，Tomcat 的启动会非常难管理。
因此，Tomcat 的设计者提出一个解决方案：用 Lifecycle 管理启动，停止、关闭。
2.1 Lifecycle——生命周期统一接口
Tomcat 内部架构中各个核心组件有包含与被包含关系，如：Server 包含了 Service，Service 又包含了 Container、Connector，这个结构有一点像数据结构中的树。所以，我们可以通过父容器启动它的子容器，这样只要启动根容器，就可以把其他所有容器都启动，从而达到统一的启动，停止、关闭的效果。
所有这些组件有一个统一的接口——Lifecycle，把所有的启动、停止、关闭等生命周期相关的方法都组织到一起，可以很方便管理 Tomcat 各个容器组件的生命周期。
Lifecycle 其实就是定义了一些状态常量和几个方法，主要方法是 init、start、stop。Lifecycle 使用的是模板设计模式。
public interface Lifecycle {
public static final String BEFORE_INIT_EVENT = "before_init";
public static final String AFTER_INIT_EVENT = "after_init";
public static final String START_EVENT = "start";
public static final String BEFORE_START_EVENT = "before_start";
public static final String AFTER_START_EVENT = "after_start";
public static final String STOP_EVENT = "stop";
public static final String BEFORE_STOP_EVENT = "before_stop";
public static final String AFTER_STOP_EVENT = "after_stop";
public static final String AFTER_DESTROY_EVENT = "after_destroy";
public static final String BEFORE_DESTROY_EVENT = "before_destroy";
public static final String PERIODIC_EVENT = "periodic";
public static final String CONFIGURE_START_EVENT = "configure_start";
public static final String CONFIGURE_STOP_EVENT = "configure_stop";
public void addLifecycleListener(LifecycleListener listener);
public LifecycleListener[] findLifecycleListeners();
public void removeLifecycleListener(LifecycleListener listener);
public void init() throws LifecycleException;
public void start() throws LifecycleException;
public void stop() throws LifecycleException;
public void destroy() throws LifecycleException;
public LifecycleState getState();
public String getStateName();
public interface SingleUse {
}
}
Tomcat 的 Server 组件的 init() 负责遍历调用其包含所有的 Service 组件的 init()，但是Server 的实现类 StandardServer 没有 init()，那么init() 是在哪里? 其实是在它的父类 LifecycleBase中，这个类负责统一的生命周期管理。
所以 StandardServer 会调用到 initInternal()，这个方法会初始化子容器 Service 的 init()。
