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SpringBoot中如何启动Tomcat流程
前面在一篇文章中介绍了 Spring 中的一些重要的 context。有一些在此文中提到的 context，可以参看上篇文章。
SpringBoot 项目之所以部署简单，其很大一部分原因就是因为不用自己折腾 Tomcat 相关配置，因为其本身内置了各种 Servlet 容器。一直好奇： SpringBoot 是怎么通过简单运行一个 main 函数，就能将容器启动起来，并将自身部署到其上 。此文想梳理清楚这个问题。
我们从SpringBoot的启动入口中分析：
Context 创建
// Create, load, refresh and run the ApplicationContext context = createApplicationContext();
在SpringBoot 的 run 方法中，我们发现其中很重要的一步就是上面的一行代码。注释也写的很清楚：
创建、加载、刷新、运行 ApplicationContext。
继续往里面走。
protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
if (contextClass == null) {
try {
contextClass = Class.forName(this.webEnvironment
? DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS : DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
}
catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new IllegalStateException(
"Unable create a default ApplicationContext, "
+ "please specify an ApplicationContextClass",
ex);
}
}
return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiate(contextClass);
}
逻辑很清楚：
先找到 context 类，然后利用工具方法将其实例化。
其中 第5行 有个判断：如果是 web 环境，则加载 DEFAULT _WEB_CONTEXT_CLASS类。参看成员变量定义，其类名为：
AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext
此类的继承结构如图：
直接继承 GenericWebApplicationContext。关于该类前文已有介绍，只要记得它是专门为 web application提供context 的就好。
refresh
在经历过 Context 的创建以及Context的一些列初始化之后，调用 Context 的 refresh 方法，真正的好戏才开始上演。
从前面我们可以看到AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext的继承结构，调用该类的refresh方法，最终会由其直接父类：EmbeddedWebApplicationContext 来执行。
@Override
protected void onRefresh() {
super.onRefresh();
try {
createEmbeddedServletContainer();
}
catch (Throwable ex) {
throw new ApplicationContextException("Unable to start embedded container",
ex);
}
}
我们重点看第5行。
private void createEmbeddedServletContainer() {
EmbeddedServletContainer localContainer = this.embeddedServletContainer;
ServletContext localServletContext = getServletContext();
if (localContainer == null && localServletContext == null) {
EmbeddedServletContainerFactory containerFactory = getEmbeddedServletContainerFactory();
this.embeddedServletContainer = containerFactory
.getEmbeddedServletContainer(getSelfInitializer());
}
else if (localServletContext != null) {
try {
getSelfInitializer().onStartup(localServletContext);
}
catch (ServletException ex) {
throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context",
ex);
}
}
initPropertySources();
}
代码第5行，获取到了一个EmbeddedServletContainerFactory，顾名思义，其作用就是为了下一步创建一个嵌入式的 servlet 容器：EmbeddedServletContainer。
public interface EmbeddedServletContainerFactory {
/**
* 创建一个配置完全的但是目前还处于“pause”状态的实例.
* 只有其 start 方法被调用后，Client 才能与其建立连接。
*/
EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer(
ServletContextInitializer... initializers);
}
第6、7行，在 containerFactory 获取EmbeddedServletContainer的时候，参数为 getSelfInitializer 函数的执行结果。暂时不管其内部机制如何，只要知道它会返回一个 ServletContextInitializer 用于容器初始化的对象即可，我们继续往下看。
由于 EmbeddedServletContainerFactory 是个抽象工厂，不同的容器有不同的实现，因为SpringBoot默认使用Tomcat，所以就以 Tomcat 的工厂实现类 TomcatEmbeddedServletContainerFactory 进行分析：
@Override
public EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer(
ServletContextInitializer... initializers) {
Tomcat tomcat = new Tomcat();
File baseDir = (this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory
: createTempDir("tomcat"));
tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
Connector connector = new Connector(this.protocol);
tomcat.getService().addConnector(connector);
customizeConnector(connector);
tomcat.setConnector(connector);
tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
tomcat.getEngine().setBackgroundProcessorDelay(-);
for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
}
prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
return getTomcatEmbeddedServletContainer(tomcat);
}
从第8行一直到第16行完成了 tomcat 的 connector 的添加。tomcat 中的 connector 主要负责用来处理 http 请求，具体原理可以参看 Tomcat 的源码，此处暂且不提。
第17行的 方法有点长，重点看其中的几行：
if (isRegisterDefaultServlet()) {
addDefaultServlet(context);
}
if (isRegisterJspServlet() && ClassUtils.isPresent(getJspServletClassName(),
getClass().getClassLoader())) {
addJspServlet(context);
addJasperInitializer(context);
context.addLifecycleListener(new StoreMergedWebXmlListener());
}
ServletContextInitializer[] initializersToUse = mergeInitializers(initializers);
configureContext(context, initializersToUse);
前面两个分支判断添加了默认的 servlet类和与 jsp 相关的 servlet 类。
对所有的 ServletContextInitializer 进行合并后，利用合并后的初始化类对 context 进行配置。
第 18 行，顺着方法一直往下走，开始正式启动 Tomcat。
private synchronized void initialize() throws EmbeddedServletContainerException {
TomcatEmbeddedServletContainer.logger
.info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false));
try {
addInstanceIdToEngineName();
// Remove service connectors to that protocol binding doesn't happen yet
removeServiceConnectors();
// Start the server to trigger initialization listeners
this.tomcat.start();
// We can re-throw failure exception directly in the main thread
rethrowDeferredStartupExceptions();
// Unlike Jetty, all Tomcat threads are daemon threads. We create a
// blocking non-daemon to stop immediate shutdown
startDaemonAwaitThread();
}
catch (Exception ex) {
throw new EmbeddedServletContainerException("Unable to start embedded Tomcat",
ex);
}
}
第11行正式启动 tomcat。
现在我们回过来看看之前的那个 getSelfInitializer 方法：
private ServletContextInitializer getSelfInitializer() {
return new ServletContextInitializer() {
@Override
public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
selfInitialize(servletContext);
}
};
}
private void selfInitialize(ServletContext servletContext) throws ServletException {
prepareEmbeddedWebApplicationContext(servletContext);
ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = getBeanFactory();
ExistingWebApplicationScopes existingScopes = new ExistingWebApplicationScopes(
beanFactory);
WebApplicationContextUtils.registerWebApplicationScopes(beanFactory,
getServletContext());
existingScopes.restore();
WebApplicationContextUtils.registerEnvironmentBeans(beanFactory,
getServletContext());
for (ServletContextInitializer beans : getServletContextInitializerBeans()) {
beans.onStartup(servletContext);
}
}
在第2行的prepareEmbeddedWebApplicationContext方法中主要是将 EmbeddedWebApplicationContext 设置为rootContext。
第4行允许用户存储自定义的 scope。
第6行主要是用来将web专用的scope注册到BeanFactory中，比如("request", "session", "globalSession", "application")。
第9行注册web专用的environment bean（比如 ("contextParameters", "contextAttributes"））到给定的 BeanFactory 中。
第11和12行，比较重要，主要用来配置 servlet、filters、listeners、context-param和一些初始化时的必要属性。
以其一个实现类ServletContextInitializer试举一例：
@Override
public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
Assert.notNull(this.servlet, "Servlet must not be null");
String name = getServletName();
if (!isEnabled()) {
logger.info("Servlet " + name + " was not registered (disabled)");
return;
}
logger.info("Mapping servlet: '" + name + "' to " + this.urlMappings);
Dynamic added = servletContext.addServlet(name, this.servlet);
if (added == null) {
logger.info("Servlet " + name + " was not registered "
+ "(possibly already registered?)");
return;
}
configure(added);
}
可以看第9行的打印： 正是在这里实现了 servlet 到 URLMapping的映射。
总结
这篇文章从主干脉络分析找到了为什么在SpringBoot中不用自己配置Tomcat，内置的容器是怎么启动起来的，顺便在分析的过程中找到了我们常用的 urlMapping 映射 Servlet 的实现。
