SpringBoot源码解析（十九）启动内置tomcat

SpringBoot最初开始流行的时候，一个很重要的区别就是，我们不需要单独配置tomcat了，在传统的SSM项目中，我们要为项目指定tomcat目录，开发完上线的时候，要把项目打成一个war包，部署到tomcat中，而SpringBoot已经默认为我们的web项目内置了一个tomcat

这个内置tomcat的启动流程，也在容器的refresh方法中，其中有个onRefresh的方法调用

在个方法定义在父类AbstractApplicationContext中，是一个空方法

    protected void onRefresh() throws BeansException {
    }

在传统比较常用的Spring容器中，比如AnnotationConfigApplicationContext，并没有重写这个方法，依然是一个空实现，而SpringBoot的容器重写了这个方法，在其中完成了内置tomcat的启动

我们先点进去看下有哪些子类对这个方法做了重写

之前分析过，默认情况下，SpringBoot启动的容器是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext，而这里的ServletWebServerApplicationContext就是其父类，所以我们进入这个类中查看onRefresh方法的实现

    protected void onRefresh() {
        super.onRefresh();

        try {
            this.createWebServer();
        } catch (Throwable var2) {
            throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", var2);
        }
    }

先调用了父类的onRefresh方法

    protected void onRefresh() {
        this.themeSource = UiApplicationContextUtils.initThemeSource(this);
    }

initThemeSource主要是初始化了web项目的UI主题，它检查了容器中是否存在名为themeSource的Bean，如果不存在的话，就初始化一个ResourceBundleThemeSource
如果项目用了一些模板引擎像thymeleaf或freemarker等，可以通过设置ThemeSource，配合视图解析器调整UI风格，这个东西基本是没什么人使用的，毕竟现在前端的UI框架太多了，而且大多项目都做了前后分离，Spring自带的这种针对UI的组件，基本可以忽略不计了，所以我们主要关注下面的createWebServer方法

    private void createWebServer() {
        WebServer webServer = this.webServer;
        ServletContext servletContext = this.getServletContext();
        if (webServer == null && servletContext == null) {
            ServletWebServerFactory factory = this.getWebServerFactory();
            this.webServer = factory.getWebServer(new ServletContextInitializer[]{this.getSelfInitializer()});
        } else if (servletContext != null) {
            try {
                this.getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
            } catch (ServletException var4) {
                throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", var4);
            }
        }

        this.initPropertySources();
    }

正常情况代码初始化走到这里，servlet容器还是空的，会进入第一个分支，尝试获取一个ServletWebServerFactory，然后由它来创建一个servlet容器
进入getWebServerFactory方法

    protected ServletWebServerFactory getWebServerFactory() {
        String[] beanNames = this.getBeanFactory().getBeanNamesForType(ServletWebServerFactory.class);
        if (beanNames.length == 0) {
            throw new ApplicationContextException("Unable to start ServletWebServerApplicationContext due to missing ServletWebServerFactory bean.");
        } else if (beanNames.length > 1) {
            throw new ApplicationContextException("Unable to start ServletWebServerApplicationContext due to multiple ServletWebServerFactory beans : " + StringUtils.arrayToCommaDelimitedString(beanNames));
        } else {
            return (ServletWebServerFactory)this.getBeanFactory().getBean(beanNames[0], ServletWebServerFactory.class);
        }
    }

它尝试从容器中获取ServletWebServerFactory类型的Bean，当我们在pom文件里引入了spring-boot-starter-web依赖后，这里就可以找到一个TomcatServletWebServerFactory，至于这个bean怎么来的，我们后面再分析

同时在这个bean初始化的时候，它会被一个名为WebServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor的BeanPostProcessor处理，将配置文件中的server.port绑定给它，也就是在这个Bean初始化的时候就完成了端口绑定

有了这个webServerFactory后，继续调用其getWebServer方法
可以看到这个ServletWebServerFactory是一个接口，除了tomcat的实现外，还有其他常用Servet容器如jetty的实现，可以调整pom依赖切换为jetty容器，默认情况下SpringBoot使用的是tomcat容器，正如上面的beanNames中只有一个tomcatServletWebServerFactory

所以进入tomcatServletWebServerFactory这个实现类中

    public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
        Tomcat tomcat = new Tomcat();
        File baseDir = this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory : this.createTempDir("tomcat");
        tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
        Connector connector = new Connector(this.protocol);
        tomcat.getService().addConnector(connector);
        this.customizeConnector(connector);
        tomcat.setConnector(connector);
        tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
        this.configureEngine(tomcat.getEngine());
        Iterator var5 = this.additionalTomcatConnectors.iterator();

        while(var5.hasNext()) {
            Connector additionalConnector = (Connector)var5.next();
            tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
        }

        this.prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
        return this.getTomcatWebServer(tomcat);
    }

可以看到这个方法new了一个Tocmat，并完成了一些初始化配置
最后调用getTomcatWebServer，创建webServer实例

    protected TomcatWebServer getTomcatWebServer(Tomcat tomcat) {
        return new TomcatWebServer(tomcat, this.getPort() >= 0);
    }

进入构造方法

    public TomcatWebServer(Tomcat tomcat, boolean autoStart) {
        this.monitor = new Object();
        this.serviceConnectors = new HashMap();
        Assert.notNull(tomcat, "Tomcat Server must not be null");
        this.tomcat = tomcat;
        this.autoStart = autoStart;
        this.initialize();
    }

将创建好的tomcat赋给webServer后，最后调用了初始化方法initialize

    private void initialize() throws WebServerException {
        logger.info("Tomcat initialized with port(s): " + this.getPortsDescription(false));
        Object var1 = this.monitor;
        synchronized(this.monitor) {
            try {
                this.addInstanceIdToEngineName();
                Context context = this.findContext();
                context.addLifecycleListener((event) -> {
                    if (context.equals(event.getSource()) && "start".equals(event.getType())) {
                        this.removeServiceConnectors();
                    }

                });
                this.tomcat.start();
                this.rethrowDeferredStartupExceptions();

                try {
                    ContextBindings.bindClassLoader(context, context.getNamingToken(), this.getClass().getClassLoader());
                } catch (NamingException var5) {
                    ;
                }

                this.startDaemonAwaitThread();
            } catch (Exception var6) {
                this.stopSilently();
                throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat", var6);
            }

        }
    }

我们在这个initialize方法中，找到了一行代码：this.tomcat.start()
也就是到这里，SpringBoot内置的tomcat就启动起来了，日志里也会打印tomcat启动的相关信息

在整个流程中，非常关键的一步就是spring要从容器中根据ServletWebServerFactory类型，找到TomcatServletWebServerFactory的实现，那么接下来，我们就分析下这个类是怎么进入容器的

我们上篇文章分析过SpringBoot自动装配的原理了，它到classpath下的META-INF/spring.factories中找到了一系列的EnableAutoConfiguration的配置类，配合条件注解完成了装配，其中在spring-boot-autoconfigure的文件中，配置了一个类ServletWebServerFactoryAutoConfiguration

@Configuration
@AutoConfigureOrder(-2147483648)
@ConditionalOnClass({ServletRequest.class})
@ConditionalOnWebApplication(
    type = Type.SERVLET
)
@EnableConfigurationProperties({ServerProperties.class})
@Import({ServletWebServerFactoryAutoConfiguration.BeanPostProcessorsRegistrar.class, EmbeddedTomcat.class, EmbeddedJetty.class, EmbeddedUndertow.class})
public class ServletWebServerFactoryAutoConfiguration {
	......
	......
}

这个类通过Import导入了EmbeddedTomcat，同时还有其他内嵌servlet容器如EmbeddedJetty，我们看下EmbeddedTomcat的实现

    @Configuration
    @ConditionalOnClass({Servlet.class, Tomcat.class, UpgradeProtocol.class})
    @ConditionalOnMissingBean(
        value = {ServletWebServerFactory.class},
        search = SearchStrategy.CURRENT
    )
    public static class EmbeddedTomcat {
        public EmbeddedTomcat() {
        }

        @Bean
        public TomcatServletWebServerFactory tomcatServletWebServerFactory() {
            return new TomcatServletWebServerFactory();
        }
    }

若项目中存在Tomcat的class，且此时容器中还没有注入ServletWebServerFactory，就会向容器注入一个TomcatServletWebServerFactory的实现

一般我们SpringBoot项目要提供web服务，都会导入web的starter

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

我们点进去这个依赖的内部，它又引入了tomcat的starter

    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
      <version>2.1.4.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>

从而将Tomcat类引入到项目中，满足了EmbeddedTomcat的条件，向容器注入了TomcatServletWebServerFactory，然后就像上面分析的流程，在spring容器refresh的过程中，启动内置的tomcat提供web服务