TOMCAT源码分析(启动框架)

2019-11-18 13:07:17

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供稿：网友

　　前言：
　　本文是我阅读了TOMCAT源码后的一些心得。主要是讲解TOMCAT的系统框架，以及启动流程。若有错漏之处，敬请批评指教！
　　
　　建议：
　　究竟TOMCAT的框架还是比较复杂的，单是从文字上理解，是不那么轻易把握TOMCAT的框架的。所以得实践、实践、再实践。建议下载一份TOMCAT的源码，调试通过，然后单步跟踪其启动过程。假如有不明白的地方，再来查阅本文，看是否能得到帮助。我相信这样效果以及学习速度都会好很多！
　　
　　1. Tomcat的整体框架结构
　　Tomcat的基本框架，分为4个层次。
　　Top Level Elements:
　　Server
　　Service
　　Connector
　　HTTP
　　AJP
　　Container
　　Engine
　　Host
　　Context
　　Component
　　manager
　　logger
　　loader
　　pipeline
　　valve
　　...
　　站在框架的顶层的是Server和Service
　　Server:　其实就是BackGroud程序，在Tomcat里面的Server的用处是启动和监听服务端事件（诸如重启、关闭等命令。在tomcat的标准配置文件：server.xml里面，我们可以看到“”这里的"SHUTDOWN"就是server在监听服务端事件的时候所使用的命令字）
　　Service：在tomcat里面， service是指一类问题的解决方案。　通常我们会默认使用tomcat提供的：Tomcat-Standalone 模式的service。在这种方式下的service既给我们提供解析jsp和servlet的服务，同时也提供给我们解析静态文本的服务。
　　
　　Connector: Tomcat都是在容器里面处理问题的，而容器又到哪里去取得输入信息呢？
　　Connector就是专干这个的。他会把从socket传递过来的数据，封装成Request, 传递给容器来处理。
　　通常我们会用到两种Connector,一种叫http connectoer，用来传递http需求的。另一种叫AJP，在我们整合apache与tomcat工作的时候， apache与tomcat之间就是通过这个协议来互动的。（说到apache与tomcat的整合工作，通常我们的目的是为了让apache 获取静态资源，而让tomcat来解析动态的jsp或者servlet。）
　　Container: 当http connector把需求传递给顶级的container: Engin的时候，我们的视线就应该移动到Container这个层面来了。
　　在Container这个层，我们包含了3种容器： Engin, Host, Context.
　　Engin: 收到service传递过来的需求，处理后，将结果返回给service( service 是通过 connector 这个媒介来和Engin互动的 ).
　　Host: Engin收到service传递过来的需求后，不会自己处理，而是交给合适的Host来处理。
　　Host在这里就是虚拟主机的意思，通常我们都只会使用一个主机，既“localhost”本地机来处理。
　　Context: Host接到了从Host传过来的需求后，也不会自己处理，而是交给合适的Context来处理。
　　比如：
　　
　　前者交给foo这个Context来处理，后者交给bar这个Context来处理。
　　很明显吧！ context的意思其实就是一个web app的意思。
　　我们通常都会在server.xml里面做这样的配置
　　
　　这个context容器，就是用来干我们该干的事儿的地方的。
　　
　　Compenent: 接下来，我们继续讲讲component是干什么用的。
　　我们得先理解一下容器和组件的关系。
　　需求被传递到了容器里面，在合适的时候，会传递给下一个容器处理。
　　而容器里面又盛装着各种各样的组件，我们可以理解为提供各种各样的增值服务。
　　manager: 当一个容器里面装了manager组件后，这个容器就支持session治理了，事实上在tomcat里面的session治理，就是靠的在context里面装的manager component.
　　logger: 当一个容器里面装了logger组件后，这个容器里所发生的事情，就被该组件记录下来啦！我们通常会在logs/ 这个目录下看见 catalina_log.time.txt 以及 localhost.time.txt 和localhost_examples_log.time.txt。这就是因为我们分别为：engin, host以及context(examples)这三个容器安装了logger组件，这也是默认安装，又叫做标配：）
　　loader: loader这个组件通常只会给我们的context容器使用， loader是用来启动context以及治理这个context的classloader用的。
　　pipline: pipeline是这样一个东西，当一个容器决定了要把从上级传递过来的需求交给子容器的时候，他就把这个需求放进容器的管道(pipeline)里面去。而需求傻呼呼得在管道里面流动的时候，就会被管道里面的各个阀门拦截下来。比如管道里面放了两个阀门。第一个阀门叫做“access_allow_vavle”，也就是说需求流过来的时候，它会看这个需求是哪个IP过来的，假如这个IP已经在黑名单里面了， sure, 杀！第二个阀门叫做“defaul_access_valve”它会做例行的检查，假如通过的话，OK，把需求传递给当前容器的子容器。就是通过这种方式，需求就在各个容器里面传递，流动，最后抵达目的地的了。
　　valve: 就是上面所说的阀门啦。
　　Tomcat里面大概就是这么些东西，我们可以简单地这么理解tomcat的框架，它是一种自上而下，容器里又包含子容器的这样一种结构。
　　2. Tomcat的启动流程
　　这篇文章是讲tomcat怎么启动的，既然我们大体上了解了TOMCAT的框架结构了，那么我们可以望文生意地就猜到tomcat的启动，会先启动父容器，然后逐个启动里面的子容器。启动每一个容器的时候，都会启动安插在他身上的组件。当所有的组件启动完毕，所有的容器启动完毕的时候， tomcat本身也就启动完毕了。
　　顺理成章地，我们同样可以猜到， tomcat的启动会分成两大部分，第一步是装配工作。第二步是启动工作。
　　装配工作就是为父容器装上子容器，为各个容器安插进组件的工作。这个地方我们会用到digester模式，至于digester模式什么，有什么用，怎么工作的. 请参考
　　启动工作是在装配工作之后，一旦装配成功了，我们就只需要点燃最上面的一根导线，整个tomcat就会被激活起来。这就好比我们要开一辆已经装配好了的汽车的时候一样，我们只要把钥匙插进钥匙孔，一拧，汽车的引擎就会发动起来，空调就会开起来，安全装置就会生效，如此一来，汽车整个就发动起来了。（这个过程确实和TOMCAT的启动过程不谋而和，让我们不得不怀疑 TOMCAT的设计者是在GE做java开发的）。
　　2.1 一些有意思的名称：
　　Catalina
　　Tomcat
　　Bootstrap
　　Engin
　　Host
　　Context
　　他们的意思很有意思：
　　Catalina: 远程轰炸机
　　Tomcat: 熊猫轰炸机 -- 轰炸机的一种（这让我想起了让国人引以为豪的熊猫手机，是不是英文可以叫做tomcat??? ，又让我想起了另一则广告：波导-手机中的战斗机、波音-客机中的战斗机）
　　Bootstap: 引导
　　Engin: 发动机
　　Host: 主机，领土
　　Context: 内容，目标，上下文
　　
　　... 在许多许多年后，现代人类已经灭绝。后现代生物发现了这些单词零落零落在一块。一个自以为聪明的家伙把这些东西翻译出来了：
　　在地勤人员的引导(bootstrap)下，一架轰炸架(catalina)腾空跃起，远看是熊猫轰炸机(tomcat)，近看还是熊猫轰炸机！凭借着优秀的发动机技术(engin)，这架熊猫轰炸机飞临了敌国的领土上空(host)，对准目标(context)投下了毁天灭地的核弹头，波~ 现代生物就这么隔屁了~
　　
　　综上所述，这又不得不让人联想到GE是不是也参与了军事设备的生产呢？
　　反对美帝国主义！反对美霸权主义！和平万岁！自由万岁！
　　
　　2.2　历史就是那么惊人的相似！ tomcat的启动就是从org.apache.catalina.startup.Bootstrap这个类悍然启动的！
　　在Bootstrap里做了两件事：
　　1. 指定了3种类型classloader:
　　commonLoader: common/classes、common/lib、common/endorsed
　　catalinaLoader: server/classes、server/lib、commonLoader
　　sharedLoader：　shared/classes、shared/lib、commonLoader
　　2. 引导Catalina的启动。
　　用Reflection技术调用org.apache.catalina.startup.Catalina的PRocess方法，并传递参数过去。
　　
　　2.3 Catalina.java
　　Catalina完成了几个重要的任务：
　　1. 使用Digester技术装配tomcat各个容器与组件。
　　1.1 装配工作的主要内容是安装各个大件。比如server下有什么样的servcie。 Host会容纳多少个context。 Context都会使用到哪些组件等等。
　　1.2 同时呢，在装配工作这一步，还完成了mbeans的配置工作。在这里，我简单地但不十分精确地描述一下mbean是什么，干什么用的。
　　我们自己生成的对象，自己治理，天经地义！但是假如我们创建了对象了，想让别人来管，怎么办呢？我想至少得告诉别人我们都有什么，以及通过什么方法可以找到　吧！ JMX技术给我们提供了一种手段。 JMX里面主要有3种东西。Mbean, agent, connector.
　　Mbean：用来映射我们的对象。也许mbean就是我们创建的对象，也许不是，但有了它，就可以引用到我们的对象了。
　　Agent:　通过它，就可以找到mbean了。
　　Connector: 连接Agent的方式。可以是http的，也可以是rmi的，还可以直接通过socket。
　　发生在tomcat 装配过程中的事情:　GlobalResourcesLifecycleListener 类的初始化会被触发：
　　protected static Registry registry = MBeanUtils.createRegistry();　会运行

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