Tomcat源码解析(四)：StandardServer和StandardService

Tomcat源码解析(四)：StandardServer和StandardService

Tomcat源码系列文章

Tomcat源码解析(一)：Tomcat整体架构

Tomcat源码解析(二)：Bootstrap和Catalina

Tomcat源码解析(三)：LifeCycle生命周期管理

Tomcat源码解析(四)：StandardServer和StandardService

前言

前文Tomcat源码解析(二)：Bootstrap和Catalina介绍Tomcat的启动类的加载，在Catalina初始化时加载了server.xml，创建Server、Service、Connector等一些列组件，然后调用Server的init和start方法，启动tomcat。Tomcat源码解析(三)：LifeCycle生命周期管理介绍了组件init、start、stop等共同生命周期方法，使用模板方法设计模式，具体的实现类由子类去实现。

一、StandardServer

1、StandardServer实例化

• 一个Server类的实例就代表了一个Tomcat的容器，一个Tomcat进程只会有一个Server实例

1.1、Server接口

Server（实现类StandardServer）类图如下，只需要关注左边部分即可。

右边部分为jmx内容，tomcat允许我们使用jmx对tomcat进行监控、管理，截图如下。以后有机会出文章单独讲，所以此篇文章涉及Jmx接口内容就不细讲了。

1.2、解析server.xml

• 通过解析server.xml实例化StandardServer，并设置server.xml文件中定义的属性初始化

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

  <!-- 1.Server 相关
    Server的主要任务，就是提供一个接口让客户端能访问到这个Service集合，同时维护它所包含的所有的Service的生命周期
    port:指定一个端口，这个端口负责监听关闭Tomcat的请求
    shutdown:向以上端口发送的关闭服务器的命令字符串
  -->
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOW">

  <!-- 2.Listener 相关 -->
  <Listener classame="org.AprLifecycleListener" />
  <Listener classame="org.ServerLifecycleListener" />
  <Listener classame="org.GlobalResourcesLifecycleListener" />
  <Listener classame="org.storeconfig.StoreConfigLifecycleListener"/>

  <!-- .GlobalamingResources 相关 -->
  <GlobalamingResources>
    <Environment name="simpleValue" type="java.lang.Integer" value="0"/>
    <Resource name="UserDatabase" auth="Container"
              type="org.UserDatabase"
       description="User database that can be updated and saved"
           factory="org.users.MemoryUserDatabaseFactory"
          pathname="conf/tomcat-users.xml" />
  </GlobalamingResources>

  <!-- 4.service 相关 -->
  <Service name="Catalina">
  		...
  </Service>
</Server>

1.、解析<Server>标签

• <Server>标签内容用来实例化StandardServer组件

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

# Catalina#createStartDigester方法
/** 解析<server>标签实例化StandardServer对象，并push到操作栈中 **/
digester.addObjectCreate("Server",
                         "org.StandardServer",
                         "classame");
                         
/** 解析<server>标签将标签中属性值映射到StandardServer对象中**/  
digester.addSetProperties("Server");

/** 解析</server>标签将操作栈栈顶对象设置到次栈顶对象属性中**/
//将StandardServer对象设置到Catalina启动类对象的server属性中
digester.addSetext("Server",
                    "setServer",
                    "org.Server"

• 将<server>标签属性映射到StandardServer对象属性中

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

/**
 * Tomcat shutdown操作，对应字符串指令
 */
private String shutdown = "SHUTDOW";

/**
 * Tomcat ShutDown操作，服务端监听Socket端口号。
 */
private int port = 8005;

/**
 * Tomcat ShutDown执行，服务端监听Socket地址。
 */
private String address = "localhost";

• 监听SHUTDOW命令Socket服务在前面Tomcat源码解析(二)：Bootstrap和Catalina文章里面有讲

2、init初始化

初始化方法是在Catlina的load方法中加载server.xml后，调用getServer().init()触发的

2.1、LifecycleBase#init

• StandardServer的init方法由父类LifecycleBase实现
• LifecycleBase使用模板模式将初始化的具体操作留给了每个容器自己实现

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
public final synchronized void init() throws LifecycleException {
    // 非EW状态，不允许调用init()方法
    if (!(LifecycleState.EW)) {
    	// 抛出异常
        invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_IIT_EVET);
    }
 
    try {
        // 初始化逻辑之前，先将状态变更为`IITIALIZIG（初始化过程中状态）`
        setStateInternal(LifecycleState.IITIALIZIG, null, false);
        // 初始化，该方法为一个abstract方法，需要组件自行实现
        initInternal();
        // 初始化完成之后，状态变更为`IITIALIZED（初始化完成状态）`
        setStateInternal(LifecycleState.IITIALIZED, null, false);
    } catch (Throwable t) {
        // 初始化的过程中，可能会有异常抛出，这时需要捕获异常，并将状态变更为`FAILED（异常状态）`
        ExceptionUtils.handleThrowable(t);
        setStateInternal(LifecycleState.FAILED, null, false);
        throw new LifecycleException(
                sm.getString("lifecycleBase.initFail",toString()), t);
    }
}
// 真正的初始化方法，需要子类实现此方法
protected abstract void initInternal() throws LifecycleException;

2.2、LifecycleMBeanBase#initInternal

• LifecycleBase的父类LifecycleMBeanBase可以看到initInternal方法的实现
• 但这些都是jmx的内容，跳过，再往上父类也就是StandardServer了

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
    if (oname == null) {
        mserver = Registry.getRegistry(null, null).getMBeanServer();
        oname = register(this, getObjectameKeyProperties());
    }
}

.2、StandServer#initInternal

• 核心内容就是最后一行内容，初始化当前Server下的所有Services
• Server里的service是在server.xml里定义的，在Catalina解析server.xml的时候初始化，并注入到Server对象里
• JDI：就是通过配置一些xml文件，方便用户直接调用API使用某些通用的资源（不常用，不做过多介绍了）

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
    // 调用父类LifecycleMBeanBase中的实现
    super.initInternal();

    // JDI服务初始化
    globalamingResources.init();
    
	// 省略jmx注册对象内容
	...
	
    // 初始化Services
    for (int i = 0; i < services.length; i++) {
        services[i].init();
    }
}

、start启动

启动方法是在Catlina的start方法中调用getServer().start()触发的

.1、LifecycleBase#start

• 和init方法一样，StandardServer的start方法也是父类LifecycleBase实现，具体实现留给子类
• 和init方法不一样，LifecycleBase的父类LifecycleMBeanBase没有startInternal方法的实现

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public final synchronized void start() throws LifecycleException {
    // `STARTIG_PREP启动前`、`STARTIG启动中`和`STARTED启动完成时，将忽略start()逻辑
    if (LifecycleState.STARTIG_(state) || LifecycleState.(state) ||
            LifecycleState.(state)) {
        return;
    }
 
    // `EW`状态时，执行init()方法
    if ((LifecycleState.EW)) {
        init();
    }
 
    // `FAILED`状态时，执行stop()方法
    else if ((LifecycleState.FAILED)) {
        stop();
    }
 
    // 不是`IITIALIZED初始化完成`和`STOPPED停止完成`时，则说明是非法的操作
    else if (!(LifecycleState.IITIALIZED) &&
            !(LifecycleState.STOPPED)) {
        // 抛出异常
        invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_START_EVET);
    }
 
 	// 一般流程会走到这里，刚走完初始化流程，状态为IITIALIZED（初始化完成状态）
    try {
        // start前的状态设置
        setStateInternal(LifecycleState.STARTIG_PREP, null, false);
        // start逻辑，抽象方法，由组件自行实现
        startInternal();
        // start过程中，可能因为某些原因失败，这时需要stop操作
        if ((LifecycleState.FAILED)) {
            stop();
        } else if (!(LifecycleState.STARTIG)) {
        	// 抛出异常
            invalidTransition(Lifecycle.AFTER_START_EVET);
        } else {
            // 设置状态为STARTED（启动完成状态）
            setStateInternal(LifecycleState.STARTED, null, false);
        }
    } catch (Throwable t) {
        ExceptionUtils.handleThrowable(t);
        // 异常状态
        setStateInternal(LifecycleState.FAILED, null, false);
        throw new LifecycleException(sm.getString("lifecycleBase.startFail", toString()), t);
    }
}

// 真正的启动方法，需要子类实现此方法
protected abstract void startInternal() throws LifecycleException;

.2、StandardServer#start

• 更正当前组件状态为STARTIG(启动过程中状态)
• 核心内容启动所有service组件

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void startInternal() throws LifecycleException {
    // 通知当前组件触发 COFIGURE_START_EVET事件
    fireLifecycleEvent(COFIGURE_START_EVET, null);
    
    // 更正当前组件状态为STARTIG(启动过程中状态)
    setState(LifecycleState.STARTIG);
    
    // 启动JDI服务
    globalamingResources.start();
    
    // 启动所有service组件
    synchronized (servicesLock) {
        for (int i = 0; i < services.length; i++) {
            services[i].start();
        }
    }
}

4、stop停止

停止方法是在Catlina的stop方法中调用getServer().stop()触发的

• StandardServer的stop方法也是父类LifecycleBase实现，具体实现留给子类
• LifecycleBase里面无非就是状态切换，直接进入StandardServer#stopInternal
• 核心内容关闭所有service组件

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void stopInternal() throws LifecycleException {
    // 通知当前组件触发 COFIGURE_STOP_EVET事件
    fireLifecycleEvent(COFIGURE_STOP_EVET, null);
    
    // 更正当前组件状态为STOPPIG
    setState(LifecycleState.STOPPIG);
    
    // 关闭所有service组件
    for (int i = 0; i < services.length; i++) {
        services[i].stop();
    }

    // 关闭JDI服务
    globalamingResources.stop();

    // 停止监听 shutdown命令 Socket服务
    stopAwait();
}

• 设置stopAwait标识为true，跳出阻塞SHUTDOW的socket服务
• 设置awaitSocket为null，关闭Socket服务，不在监听SHUTDOW命令

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

public void stopAwait() {
    stopAwait=true;
    Thread t = awaitThread;
    if (t != null) {
        ServerSocket s = awaitSocket;
        if (s != null) {
            awaitSocket = null;
            try {
                ();
            } catch (IOException e) {
                // Ignored
            }
        }
        t.interrupt();
        try {
            t.join(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            // Ignored
        }
    }
}

5、destroy销毁

销毁方法是在Catlina的stop方法中调用getServer().destroy()触发的

• StandardServer的destroy方法也是父类LifecycleBase实现，具体实现留给子类
• 核心内容调用所有Service组件destroy方法

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void destroyInternal() throws LifecycleException {
    // 调用所有Service子组件启动方法destroy 
    for (int i = 0; i < services.length; i++) {
        services[i].destroy();
    }
    // 销毁JD全局资源
    globalamingResources.destroy();

	// 省略jmx内容
	...
}

二、StandardService

1、StandardService实例化

1.1、Service接口

Service（实现类StandardService）类图如下，只需要关注左边部分即可，右边部分为jmx内容。

1.2、解析server.xml

• 大概可以分为4个部分，service属性、executor属性、connector属性、engine属性
• Service作用是把Connector和Engine组装在一起，对外提供服务
  • Connector的作用是从客户端接受请求
  • Engine的作用是处理接受进来的请求
• 在Tomcat源码解析(一)：Tomcat整体架构讲过，一个Server实例可以包含多个Service对象(一个容器和多个连接器组合)
  • 一个容器就是Engine表示顶级容器，包含Host、Context(web应用)、Wrapper(Servlet)
  • 多个连接器就是Connector，同个容器可以支持不同协议和端口的部署访问

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

<!--
    每个Service元素只能有一个Engine元素
    元素处理在同一个<Service>中所有<Connector>元素接收到的客户请求
-->

<!-- 1. Service
	name:Service的名称
-->
<Service name="Catalina">
 
    <!--2. 一个或多个excecutors -->
    <!--
    <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
        maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>
    -->
 
    <!--
		.Connector
		主要作用是接受连接请求，创建Request和Respe对象用于和请求端交换数据
		然后分配线程让Engine来处理这个请求，并把产生的Request和Respe对象传给Engine
    -->
    
    <!--
		客户端可以通过8080端口使用http协议访问tomcat
		protocol属性规定了请求的协议，port规定了请求的端口号
		redirectPort表示强制要求https而请求是http时，重定向至端口号为844的Connector。
    -->
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" 
    	connectionTimeout="20000" redirectPort="844" />
    <!--
		客户端可以通过8009端口使用AJP协议访问Tomcat
		AJP协议负责和其他的HTTP服务器(如Apache)建立连接
		在把Tomcat与其他HTTP服务器集成时，就需要这个连接器
    -->
    <Connector port="8009" protocol="AJP/1." redirectPort="844" />
	
    <!--
		4. Engine：作用是处理接受进来的请求
    -->
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
    
    </Engine>
</Service>

1.、解析<Service>标签

• 标签内容用来实例化StandardServer组件
• addService将创建的StandardService对象设置到Server对象下的services集合

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

# Catalina#createStartDigester方法
/** 解析<Service>标签实例化StandardService对象 **/
digester.addObjectCreate("Server/Service",
                         "org.StandardService",
                         "classame");
                         
/** 解析<Service>标签将标签中属性值映射到StandardService对象中 **/       
digester.addSetProperties("Server/Service");

/** 将StandardService对象设置到Server对象的service集合中 **/   
digester.addSetext("Server/Service",
                    "addService",
                    "org.Service");

2、init初始化

初始化方法是在Server的initInternal方法循环遍历调用services[i].init()触发的

2.1、StandardService#initInternal

• StandardService和StandardServer一样也是继承自LifecycleMBeanBase
• 初始化具体实现留给子类也就是StandardService#initInternal
• 顶级容器engine、请求url映射Mapper、连接器Connector初始化内容后面章节单独讲

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
	// 父类LifecycleMBeanBase注册jmx相关，跳过
    super.initInternal();
	
	// 顶级容器engine初始化
    if (engine != null) {
        engine.init();
    }

    // 执行器Executor也就是线程池，与传统线程池最大区别就是为了兼容所有任务，采用队列
    // 默认没有配置线程池，所以这里默认为空，后续nio相关内容会创建
    for (Executor executor : findExecutors()) {
        if (executor instanceof JmxEnabled) {
            ((JmxEnabled) executor).setDomain(getDomain());
        }
        executor.init();
    }

    // 初始化mapperListener，只是注册JMX，跳过
    mapperListener.init();

    // 连接器Connector初始化
    synchronized (connectorsLock) {
        for (Connector connector : connectors) {
            try {
                connector.init();
            } catch (Exception e) {
	...
            }
        }
    }
}

、start、stop、destroy

start、stop、destroy的实现内容与initInternal类似，内部都是调用顶级容器engine、请求url映射Mapper、连接器Connector的start、stop、destroy方法，后面章节单独讲

---

总结

• 一个Tomcat进程只有一个Server实例，一个Server实例可以包含多个Service对象
• Server组件通过调用init和start方法来启动tomcat的
• 而Server的init方法和start方法则是调用多个Service的init和start方法
• 而一个Service的init方法和start方法则是调用一个顶级容器engine、一个请求url映射Mapper、多个执行器Executor、多个连接器Connector的init和start方法

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-04-2，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除前往查看源码tomcat容器对象服务