tomcat系列之六：Tomcat顶层组件

一，当启动Tomcat后，各个组件都做了什么

当执行 startup.sh脚本来启动Tomcat后，

1，Tomcat本质上是一个Java程序，所以 startup.sh脚本会启动一个JVM来运行Tomcat的启动类 Bootstrap

2，Bootstrap是初始化 Tomcat 的类加载器，并且创建Catalina

3，Catalina 是一个启动类，它可以解析 server.xml，创建相应的组件，并且调用 Server 的 start 方法。

4，Server组件用来管理 Service组件，它可以调用Service的start方法

5，Service组件的职责就是管理连接器和顶层容器Engine，它可以调用连接器和 Engine的start方法

二，Catalina

Catalina的任务就是创建 Server，它通过解析 server.xml ，把在 server.xml 中配置的各个组件创建出来，然后调用Server组件的init方法和start方法，这样Tomcat就启动了。

public void start() {
    //1. 如果持有的 Server 实例为空，就解析 server.xml 创建出来
    if (getServer() == null) {
        load();
    }
    //2. 如果创建失败，报错退出
    if (getServer() == null) {
        log.fatal(sm.getString("catalina.noServer"));
        return;
    }

    //3. 启动 Server
    try {
        getServer().start();
    } catch (LifecycleException e) {
        return;
    }

    // 创建并注册关闭钩子
    if (useShutdownHook) {
        if (shutdownHook == null) {
            shutdownHook = new CatalinaShutdownHook();
        }
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook);
    }

    // 用 await 方法监听停止请求
    if (await) {
        await();
        stop();
    }
}

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那么，Tomcat是如何停止和清理资源的呢？

首先，Catalina在JVM中注册一个 “关闭钩子”，这个钩子可以在关闭时做一些清理操作，比如将缓存数据刷到磁盘上。这个钩子其实就是一个线程，JVM在停止之前会尝试执行这个线程的run方法。

CatalinaShutdownHook：

protected class CatalinaShutdownHook extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            if (getServer() != null) {
                Catalina.this.stop();
            }
        } catch (Throwable ex) {
           ...
        }
    }
}

Tomcat的 “关闭钩子” 实际上就执行了 Server的stop方法，Server的stop方法会释放和清理所有的资源。

三，Server组件

具体实现类：StandardServer。

Server的子组件是Service，所以它要管理Service的生命周期。在Server启动时，需要调用Service组件的启动方法，在停止时调用它们的停止方法。Server在内部维护了Service组件，通过数组来保存。Server如何添加一个Service到数组中？

@Override
public void addService(Service service) {

    service.setServer(this);

    synchronized (servicesLock) {
        // 创建一个长度 +1 的新数组
        Service results[] = new Service[services.length + 1];
        
        // 将老的数据复制过去
        System.arraycopy(services, 0, results, 0, services.length);
        results[services.length] = service;
        services = results;

        // 启动 Service 组件
        if (getState().isAvailable()) {
            try {
                service.start();
            } catch (LifecycleException e) {
                // Ignore
            }
        }

        // 触发监听事件
        support.firePropertyChange("service", null, service);
    }

}

四，Service组件

Service组件的具体实现类：StandardService。

public class StandardService extends LifecycleBase implements Service {
    // 名字
    private String name = null;
    
    //Server 实例
    private Server server = null;

    // 连接器数组
    protected Connector connectors[] = new Connector[0];
    private final Object connectorsLock = new Object();

    // 对应的 Engine 容器
    private Engine engine = null;
    
    // 映射器及其监听器
    protected final Mapper mapper = new Mapper();
    protected final MapperListener mapperListener = new MapperListener(this);

可以看到StandardService中的组件有：Connector，Engine，Mapper，MapperListener（这是一个监听器，当Web应用的部署发生变化时，把信息更新到Mapper中，热部署时用到）。

StandardService中的启动方法：

protected void startInternal() throws LifecycleException {

    //1. 触发启动监听器
    setState(LifecycleState.STARTING);

    //2. 先启动 Engine，Engine 会启动它子容器
    if (engine != null) {
        synchronized (engine) {
            engine.start();
        }
    }
    
    //3. 再启动 Mapper 监听器
    mapperListener.start();

    //4. 最后启动连接器，连接器会启动它子组件，比如 Endpoint
    synchronized (connectorsLock) {
        for (Connector connector: connectors) {
            if (connector.getState() != LifecycleState.FAILED) {
                connector.start();
            }
        }
    }
}

注意启动顺序：先启动Engine组件，再启动Mapper监听器，最后才是启动连接器。（符合先内层，后外层）

五，Engine组件

具体实现类：StandardEngine，Engine本质是一个容器，它继承了ContainerBase基类，并实现Engine接口

public class StandardEngine extends ContainerBase implements Engine {
}

Engine的子容器是Host，它持有一个Host容器的数组，

CatalinaShutdownHook

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