前言
我们知道SpringBoot给我们带来了一个全新的开发体验，我们可以直接把web程序达成jar包，直接启动，这就得益于SpringBoot内置了容器，可以直接启动，本文将以Tomcat为例，来看看SpringBoot是如何启动Tomcat的，同时也将展开学习下Tomcat的源码，了解Tomcat的设计，关于spring方面小编也整理了一套spring全家桶学习笔记，分享给正在阅读的朋友！
从 Main 方法说起
用过SpringBoot的人都知道，首先要写一个main方法来启动
我们直接点击run方法的源码，跟踪下来，发下最终 的run方法是调用ConfigurableApplicationContext方法，源码如下：
publicConfigurableApplicationContextrun(String...args){StopWatchstopWatch=newStopWatch();stopWatch.start();ConfigurableApplicationContextcontext=null;CollectionexceptionReporters=newArrayList<>();//设置系统属性『java.awt.headless』，为true则启用headless模式支持configureHeadlessProperty();//通过*SpringFactoriesLoader*检索*META-INF/spring.factories*，//找到声明的所有SpringApplicationRunListener的实现类并将其实例化，//之后逐个调用其started()方法，广播SpringBoot要开始执行了SpringApplicationRunListenerslisteners=getRunListeners(args);//发布应用开始启动事件listeners.starting();try{//初始化参数ApplicationArgumentsapplicationArguments=newDefaultApplicationArguments(args);//创建并配置当前SpringBoot应用将要使用的Environment（包括配置要使用的PropertySource以及Profile）,//并遍历调用所有的SpringApplicationRunListener的environmentPrepared()方法，广播Environment准备完毕。ConfigurableEnvironmentenvironment=prepareEnvironment(listeners,applicationArguments);configureIgnoreBeanInfo(environment);//打印bannerBannerprintedBanner=printBanner(environment);//创建应用上下文context=createApplicationContext();//通过*SpringFactoriesLoader*检索*META-INF/spring.factories*，获取并实例化异常分析器exceptionReporters=getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class,newClass[]{ConfigurableApplicationContext.class},context);//为ApplicationContext加载environment，之后逐个执行ApplicationContextInitializer的initialize()方法来进一步封装ApplicationContext，//并调用所有的SpringApplicationRunListener的contextPrepared()方法，【EventPublishingRunListener只提供了一个空的contextPrepared()方法】，//之后初始化IoC容器，并调用SpringApplicationRunListener的contextLoaded()方法，广播ApplicationContext的IoC加载完成，//这里就包括通过**@EnableAutoConfiguration**导入的各种自动配置类。prepareContext(context,environment,listeners,applicationArguments,printedBanner);//刷新上下文refreshContext(context);//再一次刷新上下文,其实是空方法，可能是为了后续扩展。afterRefresh(context,applicationArguments);stopWatch.stop();if(this.logStartupInfo){newStartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(),stopWatch);}//发布应用已经启动的事件listeners.started(context);//遍历所有注册的ApplicationRunner和CommandLineRunner，并执行其run()方法。//我们可以实现自己的ApplicationRunner或者CommandLineRunner，来对SpringBoot的启动过程进行扩展。callRunners(context,applicationArguments);}catch(Throwableex){handleRunFailure(context,ex,exceptionReporters,listeners);thrownewIllegalStateException(ex);}try{//应用已经启动完成的监听事件listeners.running(context);}catch(Throwableex){handleRunFailure(context,ex,exceptionReporters,null);thrownewIllegalStateException(ex);}returncontext;}其实这个方法我们可以简单的总结下步骤为 > 1. 配置属性 > 2. 获取监听器，发布应用开始启动事件 > 3. 初始化输入参数 > 4. 配置环境，输出banner > 5. 创建上下文 > 6. 预处理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 发布应用已经启动事件 > 10. 发布应用启动完成事件
其实上面这段代码，如果只要分析tomcat内容的话，只需要关注两个内容即可，上下文是如何创建的，上下文是如何刷新的，分别对应的方法就是createApplicationContext() 和refreshContext(context)，接下来我们来看看这两个方法做了什么。
protectedConfigurableApplicationContextcreateApplicationContext(){
Class contextClass = this.applicationContextClass; if (contextClass == null) { try { switch (this.webApplicationType) { case SERVLET:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS); break; case REACTIVE:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_REACTIVE_WEB_CONTEXT_CLASS); break; default:
contextClass = Class.forName(DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
} catch (ClassNotFoundException ex) { throw new IllegalStateException( "Unable create a default ApplicationContext, " + "please specify an ApplicationContextClass",
ex);
}
} return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiateClass(contextClass);
}
这里就是根据我们的webApplicationType 来判断创建哪种类型的Servlet,代码中分别对应着Web类型(SERVLET),响应式Web类型（REACTIVE),非Web类型（default),我们建立的是Web类型，所以肯定实例化 DEFAULT_SERVLET_WEB_CONTEXT_CLASS指定的类，也就是AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类，我们来用图来说明下这个类的关系
通过这个类图我们可以知道，这个类继承的是ServletWebServerApplicationContext,这就是我们真正的主角，而这个类最终是继承了AbstractApplicationContext，了解完创建上下文的情况后，我们再来看看刷新上下文，相关代码如下：
这里还是直接传递调用本类的refresh(context)方法，最后是强转成父类AbstractApplicationContext调用其refresh()方法,该代码如下：
// 类：AbstractApplicationContext
publicvoidrefresh()throwsBeansException, IllegalStateException{
synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
// Prepare this context for refreshing.
prepareRefresh();
// Tell the subclass to refresh the internal bean factory.
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
// Prepare the bean factory for use in this context.
prepareBeanFactory(beanFactory);
try {
// Allows post-processing of the bean factory in context subclasses.
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// Invoke factory processors registered as beans in the context.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
// Register bean processors that intercept bean creation.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
// Initialize message source for this context.initMessageSource();
// Initialize event multicaster for this context.initApplicationEventMulticaster();
// Initialize other special beans in specific context subclasses.这里的意思就是调用各个子类的onRefresh()onRefresh();
// Check for listener beans and register them.registerListeners();
// Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
// Last step: publish corresponding event.finishRefresh();
}
catch (BeansException ex) {
if (logger.isWarnEnabled()) {
logger.warn("Exception encountered during context initialization - " +
"cancelling refresh attempt: " + ex);
}
// Destroy already created singletons to avoid dangling resources.destroyBeans();
// Reset 'active' flag.cancelRefresh(ex);
// Propagate exception to caller.throw ex;
}
finally {
// Reset common introspection caches in Spring's core, since we// might not ever need metadata for singleton beans anymore...resetCommonCaches();
}
}
}
这里我们看到onRefresh()方法是调用其子类的实现，根据我们上文的分析，我们这里的子类是ServletWebServerApplicationContext。
到这里，其实庐山真面目已经出来了，createWebServer()就是启动web服务，但是还没有真正启动Tomcat，既然webServer是通过ServletWebServerFactory来获取的，我们就来看看这个工厂的真面目。
走进Tomcat内部
根据上图我们发现，工厂类是一个接口，各个具体服务的实现是由各个子类来实现的，所以我们就去看看TomcatServletWebServerFactory.getWebServer()的实现。
根据上面的代码，我们发现其主要做了两件事情，第一件事就是把Connnctor(我们称之为连接器)对象添加到Tomcat中，第二件事就是configureEngine,这连接器我们勉强能理解（不理解后面会述说），那这个Engine是什么呢？我们查看tomcat.getEngine()的源码：
根据上面的源码，我们发现，原来这个Engine是容器，我们继续跟踪源码，找到Container接口
上图中，我们看到了4个子接口，分别是Engine,Host,Context,Wrapper。我们从继承关系上可以知道他们都是容器，那么他们到底有啥区别呢？我看看他们的注释是怎么说的。
/**
If used, an Engine is always the top level Container in a Catalina
* hierarchy. Therefore, the implementation's setParent() method
* should throw IllegalArgumentException.
*
* @author Craig R. McClanahan
*/
public interface Engine extends Container {
//省略代码
}
/**
*
* The parent Container attached to a Host is generally an Engine, but may
* be some other implementation, or may be omitted if it is not necessary.
*
* The child containers attached to a Host are generally implementations
* of Context (representing an individual servlet context).
*
* @author Craig R. McClanahan
*/
public interface Host extends Container {
//省略代码
}
/***
* The parent Container attached to a Context is generally a Host, but may
* be some other implementation, or may be omitted if it is not necessary.
*
* The child containers attached to a Context are generally implementations
* of Wrapper (representing individual servlet definitions).
*
*
* @author Craig R. McClanahan
*/
public interface Context extends Container, ContextBind {
//省略代码
}
/**
* The parent Container attached to a Wrapper will generally be an
* implementation of Context, representing the servlet context (and
* therefore the web application) within which this servlet executes.
*
* Child Containers are not allowed on Wrapper implementations, so the
* addChild() method should throw an
* IllegalArgumentException.
*
* @author Craig R. McClanahan
*/
public interface Wrapper extends Container {
//省略代码
}
上面的注释翻译过来就是，Engine是最高级别的容器，其子容器是Host,Host的子容器是Context,Wrapper是Context的子容器，所以这4个容器的关系就是父子关系，也就是Engine>Host>Context>Wrapper。 我们再看看Tomcat类的源码:
//部分源码，其余部分省略。publicclassTomcat{//设置连接器publicvoidsetConnector(Connectorconnector){Serviceservice=getService();booleanfound=false;for(ConnectorserviceConnector:service.findConnectors()){if(connector==serviceConnector){found=true;}}if(!found){service.addConnector(connector);}}//获取servicepublicServicegetService(){returngetServer().findServices()[0];}//设置Host容器publicvoidsetHost(Hosthost){Engineengine=getEngine();booleanfound=false;for(ContainerengineHost:engine.findChildren()){if(engineHost==host){found=true;}}if(!found){engine.addChild(host);}}//获取Engine容器publicEnginegetEngine(){Serviceservice=getServer().findServices()[0];if(service.getContainer()!=null){returnservice.getContainer();}Engineengine=newStandardEngine();engine.setName("Tomcat");engine.setDefaultHost(hostname);engine.setRealm(createDefaultRealm());service.setContainer(engine);returnengine;}//获取serverpublicServergetServer(){if(server!=null){returnserver;}System.setProperty("catalina.useNaming","false");server=newStandardServer();initBaseDir();//SetconfigurationsourceConfigFileLoader.setSource(newCatalinaBaseConfigurationSource(newFile(basedir),null));server.setPort(-1);Serviceservice=newStandardService();service.setName("Tomcat");server.addService(service);returnserver;}//添加Context容器publicContextaddContext(Hosthost,StringcontextPath,StringcontextName,Stringdir){silence(host,contextName);Contextctx=createContext(host,contextPath);ctx.setName(contextName);ctx.setPath(contextPath);ctx.setDocBase(dir);ctx.addLifecycleListener(newFixContextListener());if(host==null){getHost().addChild(ctx);}else{host.addChild(ctx);}//添加Wrapper容器publicstaticWrapperaddServlet(Contextctx,StringservletName,Servletservlet){//willdoclassfornameandsetinitparamsWrappersw=newExistingStandardWrapper(servlet);sw.setName(servletName);ctx.addChild(sw);returnsw;}}阅读Tomcat的getServer()我们可以知道，Tomcat的最顶层是Server,Server就是Tomcat的实例，一个Tomcat一个Server;通过getEngine()我们可以了解到Server下面是Service，而且是多个，一个Service代表我们部署的一个应用，而且我们还可以知道，Engine容器，一个service只有一个；根据父子关系，我们看setHost()源码可以知道，host容器有多个；同理，我们发现addContext()源码下，Context也是多个；addServlet()表明Wrapper容器也是多个，而且这段代码也暗示了，其实Wrapper和Servlet是一层意思。另外我们根据setConnector源码可以知道，连接器(Connector)是设置在service下的，而且是可以设置多个连接器(Connector)。
根据上面分析，我们可以小结下： Tomcat主要包含了2个核心组件，连接器(Connector)和容器(Container),用图表示如下：
一个Tomcat是一个Server,一个Server下有多个service，也就是我们部署的多个应用，一个应用下有多个连接器(Connector)和一个容器（Container）,容器下有多个子容器，关系用图表示如下：
Engine下有多个Host子容器，Host下有多个Context子容器，Context下有多个Wrapper子容器。
总结
SpringBoot的启动是通过new SpringApplication()实例来启动的，启动过程主要做如下几件事情： > 1. 配置属性 > 2. 获取监听器，发布应用开始启动事件 > 3. 初始化输入参数 > 4. 配置环境，输出banner > 5. 创建上下文 > 6. 预处理上下文 > 7. 刷新上下文 > 8. 再刷新上下文 > 9. 发布应用已经启动事件 > 10. 发布应用启动完成事件
而启动Tomcat就是在第7步中“刷新上下文”；Tomcat的启动主要是初始化2个核心组件，连接器(Connector)和容器（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包含多个连接器（Connetor）和一个容器（Container),而容器下又有多个子容器，按照父子关系分别为：Engine,Host,Context,Wrapper，其中除了Engine外，其余的容器都是可以有多个，关于spring方面小编也整理了一套spring全家桶学习笔记，分享给正在阅读的朋友！
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