SpringBoot 在启动的时候内置tomcat 做了啥?

it2025-03-27  8

前言

不得不说SpringBoot的开发者是在为大众程序猿谋福利,把大家都惯成了懒汉,xml不配置了,连tomcat也懒的配置了,典型的一键启动系统,那么tomcat在springboot是怎么启动的呢?

内置tomcat

开发阶段对我们来说使用内置的tomcat是非常够用了,当然也可以使用jetty。

<dependency>    <groupId>org.springframework.boot</groupId>    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>    <version>2.1.6.RELEASE</version> </dependency> @SpringBootApplication public class MySpringbootTomcatStarter{     public static void main(String[] args) {         Long time=System.currentTimeMillis();         SpringApplication.run(MySpringbootTomcatStarter.class);         System.out.println("===应用启动耗时:"+(System.currentTimeMillis()-time)+"===");     } }

这里是main函数入口,两句代码最耀眼,分别是SpringBootApplication注解和SpringApplication.run()方法。

发布生产

发布的时候,目前大多数的做法还是排除内置的tomcat,打瓦包(war)然后部署在生产的tomcat中,好吧,那打包的时候应该怎么处理?

<dependency>     <groupId>org.springframework.boot</groupId>     <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>     <!-- 移除嵌入式tomcat插件 -->     <exclusions>         <exclusion>             <groupId>org.springframework.boot</groupId>             <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>         </exclusion>     </exclusions> </dependency> <!--添加servlet-api依赖---> <dependency>     <groupId>javax.servlet</groupId>     <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>     <version>3.1.0</version>     <scope>provided</scope> </dependency>

更新main函数,主要是继承SpringBootServletInitializer,并重写configure()方法。

@SpringBootApplication public class MySpringbootTomcatStarter extends SpringBootServletInitializer {     public static void main(String[] args) {         Long time=System.currentTimeMillis();         SpringApplication.run(MySpringbootTomcatStarter.class);         System.out.println("===应用启动耗时:"+(System.currentTimeMillis()-time)+"===");     }     @Override     protected SpringApplicationBuilder configure(SpringApplicationBuilder builder) {         return builder.sources(this.getClass());     } }

从main函数说起

public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?> primarySource, String... args) {     return run(new Class[]{primarySource}, args); } --这里run方法返回的是ConfigurableApplicationContext public static ConfigurableApplicationContext run(Class<?>[] primarySources, String[] args) {  return (new SpringApplication(primarySources)).run(args); } public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {  ConfigurableApplicationContext context = null;  Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList();  this.configureHeadlessProperty();  SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);  listeners.starting();  Collection exceptionReporters;  try {   ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);   ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);   this.configureIgnoreBeanInfo(environment);      //打印banner,这里你可以自己涂鸦一下,换成自己项目的logo   Banner printedBanner = this.printBanner(environment);      //创建应用上下文   context = this.createApplicationContext();   exceptionReporters = this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);   //预处理上下文   this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);      //刷新上下文   this.refreshContext(context);      //再刷新上下文   this.afterRefresh(context, applicationArguments);      listeners.started(context);   this.callRunners(context, applicationArguments);  } catch (Throwable var10) {     }  try {   listeners.running(context);   return context;  } catch (Throwable var9) {     } }

既然我们想知道tomcat在SpringBoot中是怎么启动的,那么run方法中,重点关注创建应用上下文(createApplicationContext)和刷新上下文(refreshContext)。

创建上下文

//创建上下文 protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {  Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;  if (contextClass == null) {   try {    switch(this.webApplicationType) {     case SERVLET:                     //创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext         contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext");      break;     case REACTIVE:      contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext");      break;     default:      contextClass = Class.forName("org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext");    }   } catch (ClassNotFoundException var3) {    throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", var3);   }  }  return (ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass); }

这里会创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类。而AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类继承了ServletWebServerApplicationContext,而这个类是最终集成了AbstractApplicationContext。

刷新上下文

//SpringApplication.java //刷新上下文 private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {  this.refresh(context);  if (this.registerShutdownHook) {   try {    context.registerShutdownHook();   } catch (AccessControlException var3) {   }  } } //这里直接调用最终父类AbstractApplicationContext.refresh()方法 protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {  ((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh(); } //AbstractApplicationContext.java public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {  synchronized(this.startupShutdownMonitor) {   this.prepareRefresh();   ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();   this.prepareBeanFactory(beanFactory);   try {    this.postProcessBeanFactory(beanFactory);    this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);    this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);    this.initMessageSource();    this.initApplicationEventMulticaster();    //调用各个子类的onRefresh()方法,也就说这里要回到子类:ServletWebServerApplicationContext,调用该类的onRefresh()方法    this.onRefresh();    this.registerListeners();    this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);    this.finishRefresh();   } catch (BeansException var9) {    this.destroyBeans();    this.cancelRefresh(var9);    throw var9;   } finally {    this.resetCommonCaches();   }  } } //ServletWebServerApplicationContext.java //在这个方法里看到了熟悉的面孔,this.createWebServer,神秘的面纱就要揭开了。 protected void onRefresh() {  super.onRefresh();  try {   this.createWebServer();  } catch (Throwable var2) {     } } //ServletWebServerApplicationContext.java //这里是创建webServer,但是还没有启动tomcat,这里是通过ServletWebServerFactory创建,那么接着看下ServletWebServerFactory 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) {      }  }  this.initPropertySources(); } //接口 public interface ServletWebServerFactory {     WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers); } //实现 AbstractServletWebServerFactory JettyServletWebServerFactory TomcatServletWebServerFactory UndertowServletWebServerFactory

这里ServletWebServerFactory接口有4个实现类

而其中我们常用的有两个:TomcatServletWebServerFactory和JettyServletWebServerFactory。

//TomcatServletWebServerFactory.java //这里我们使用的tomcat,所以我们查看TomcatServletWebServerFactory。到这里总算是看到了tomcat的踪迹。 @Override public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {  Tomcat tomcat = new Tomcat();  File baseDir = (this.baseDirectory != null) ? this.baseDirectory : createTempDir("tomcat");  tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());     //创建Connector对象  Connector connector = new Connector(this.protocol);  tomcat.getService().addConnector(connector);  customizeConnector(connector);  tomcat.setConnector(connector);  tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);  configureEngine(tomcat.getEngine());  for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {   tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);  }  prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);  return getTomcatWebServer(tomcat); } protected TomcatWebServer getTomcatWebServer(Tomcat tomcat) {  return new TomcatWebServer(tomcat, getPort() >= 0); } //Tomcat.java //返回Engine容器,看到这里,如果熟悉tomcat源码的话,对engine不会感到陌生。 public Engine getEngine() {     Service service = getServer().findServices()[0];     if (service.getContainer() != null) {         return service.getContainer();     }     Engine engine = new StandardEngine();     engine.setName( "Tomcat" );     engine.setDefaultHost(hostname);     engine.setRealm(createDefaultRealm());     service.setContainer(engine);     return engine; } //Engine是最高级别容器,Host是Engine的子容器,Context是Host的子容器,Wrapper是Context的子容器

getWebServer这个方法创建了Tomcat对象,并且做了两件重要的事情:把Connector对象添加到tomcat中,configureEngine(tomcat.getEngine());

getWebServer方法返回的是TomcatWebServer。

//TomcatWebServer.java //这里调用构造函数实例化TomcatWebServer public TomcatWebServer(Tomcat tomcat, boolean autoStart) {  Assert.notNull(tomcat, "Tomcat Server must not be null");  this.tomcat = tomcat;  this.autoStart = autoStart;  initialize(); } private void initialize() throws WebServerException {     //在控制台会看到这句日志  logger.info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false));  synchronized (this.monitor) {   try {    addInstanceIdToEngineName();    Context context = findContext();    context.addLifecycleListener((event) -> {     if (context.equals(event.getSource()) && Lifecycle.START_EVENT.equals(event.getType())) {      removeServiceConnectors();     }    });    //===启动tomcat服务===    this.tomcat.start();    rethrowDeferredStartupExceptions();    try {     ContextBindings.bindClassLoader(context, context.getNamingToken(), getClass().getClassLoader());    }    catch (NamingException ex) {                     }                          //开启阻塞非守护进程    startDaemonAwaitThread();   }   catch (Exception ex) {    stopSilently();    destroySilently();    throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat", ex);   }  } } //Tomcat.java public void start() throws LifecycleException {  getServer();  server.start(); } //这里server.start又会回到TomcatWebServer的 public void stop() throws LifecycleException {  getServer();  server.stop(); } //TomcatWebServer.java //启动tomcat服务 @Override public void start() throws WebServerException {  synchronized (this.monitor) {   if (this.started) {    return;   }   try {    addPreviouslyRemovedConnectors();    Connector connector = this.tomcat.getConnector();    if (connector != null && this.autoStart) {     performDeferredLoadOnStartup();    }    checkThatConnectorsHaveStarted();    this.started = true;    //在控制台打印这句日志,如果在yml设置了上下文,这里会打印    logger.info("Tomcat started on port(s): " + getPortsDescription(true) + " with context path '"      + getContextPath() + "'");   }   catch (ConnectorStartFailedException ex) {    stopSilently();    throw ex;   }   catch (Exception ex) {    throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat server", ex);   }   finally {    Context context = findContext();    ContextBindings.unbindClassLoader(context, context.getNamingToken(), getClass().getClassLoader());   }  } } //关闭tomcat服务 @Override public void stop() throws WebServerException {  synchronized (this.monitor) {   boolean wasStarted = this.started;   try {    this.started = false;    try {     stopTomcat();     this.tomcat.destroy();    }    catch (LifecycleException ex) {         }   }   catch (Exception ex) {    throw new WebServerException("Unable to stop embedded Tomcat", ex);   }   finally {    if (wasStarted) {     containerCounter.decrementAndGet();    }   }  } }

附:tomcat顶层结构图

tomcat最顶层容器是Server,代表着整个服务器,一个Server包含多个Service。从上图可以看除Service主要包括多个Connector和一个Container。Connector用来处理连接相关的事情,并提供Socket到Request和Response相关转化。

Container用于封装和管理Servlet,以及处理具体的Request请求。那么上文提到的Engine>Host>Context>Wrapper容器又是怎么回事呢?我们来看下图:

综上所述,一个tomcat只包含一个Server,一个Server可以包含多个Service,一个Service只有一个Container,但有多个Connector,这样一个服务可以处理多个连接。

多个Connector和一个Container就形成了一个Service,有了Service就可以对外提供服务了,但是Service要提供服务又必须提供一个宿主环境,那就非Server莫属了,所以整个tomcat的声明周期都由Server控制。

总结

SpringBoot 的启动主要是通过实例化 SpringApplication 来启动的,启动过程主要做了以下几件事情:配置属性、获取监听器,发布应用开始启动事件、初始化输入参数、配置环境,输出banner、创建上下文、预处理上下文、刷新上下文、再刷新上下文、发布应用已经启动事件、发布应用启动完成事件。

在SpringBoot中启动 tomcat的工作在刷新上下 这一步。而tomcat的启动主要是实例化两个组件:Connector、Container,一个tomcat 实例就是一个Server,一个Server包含多个Service,也就是多个应用程序,每个 Service包含多个Connector和一个Container,而一个Container下又包含多个子容器。

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