摘要： 在阅读tomcat源码前，我们一般都会有如下几个疑问： - web容器和servlet容器的区别是什么； - 在springMVC中的web.xml是什么时候加载到tomcat中的； - tomcat是怎么加载我们的web服务的； - tomcat是怎么实现的热部署； - 一个http请求
1.前言 1.1 问题思考 在阅读tomcat源码前，我们一般都会有如下几个疑问：
web容器和servlet容器的区别是什么； 在springMVC中的web.xml是什么时候加载到tomcat中的； tomcat是怎么加载我们的web服务的； tomcat是怎么实现的热部署； 一个http请求是怎么被tomcat监听到的，会有哪些处理； 为什么请求可以有需要通过nginx的，也可以不需要nginx的直接请求到tomcat上？ …… 如果你想知道答案，那么接下来的文章会告诉你。
1.2 基本姿势 问题先放在一边，我们都知道Tomcat是一种web容器，用来接收http请求，并将请求得到的结果返回。那么如果要我们设计一个web容器，该怎么做？
很自然的会想到，要有一个网络连接通信维护者和一个请求处理者。通信维护者能够监听到请求并返回数据；请求处理者能够将请求进行分解处理，得到请求应该返回的数据。如果你的思路是这样的，那么恭喜你，你看源码会简单很多，因为Tomcat的设计核心就是这样的，由两大组件组成：Connector和Container。Connector负责的是底层的网络通信的实现，而Container负责的是上层servlet业务的实现。
阅读源码前的准备工作：tomcat源码下载，http://tomcat.apache.org/download-70.cgi 下载好源码后导入eclipse。Tomcat7.0工程是用ant构建的，在导入eclipse的时候可以选择file-new-project-java project from existing ant buildfile导入即可。
本文用的是tomcat7.0，原因是因为公司的tomcat是7.0，当然你也可以下tomcat9的源码进行分析。
也许你会猴急，希望快点知道Connector和Container是怎么设计和实现的，不过我要掉你胃口了，先得给你讲讲Tomcat启动过程，因为只有知道了Tomcat启动过程，才能对Connector和Container是怎么初始化的了然于胸，知道了Connector和Container的初始化才能准确的把握其结构。
2.tomcat启动 2.1 从main看起 启动命令行：java [****] org.apache.catalina.startup.Boostrap start，从命令行中可知，调用的Boostrap类的main方法，main方法参数是start。
1public static void main(String args[]) { 2 if (daemon == null) { 3 Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); 4 try { 5 bootstrap.init(); 6 } 7 daemon = bootstrap; 8 } else { 9 Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader); 10 } 11 12 try { 13 String command = "start"; 14 if (command.equals("startd")) { 15 args[args.length - 1] = "start"; 16 daemon.load(args); 17 daemon.start(); 18 } else if (command.equals("stopd")) { 19 args[args.length - 1] = "stop"; 20 daemon.stop(); 21 } else if (command.equals("start")) { 22 daemon.setAwait(true); 23 daemon.load(args); 24 daemon.start(); 25 } else if (command.equals("stop")) { 26 daemon.stopServer(args); 27 } else if (command.equals("configtest")) { 28 daemon.load(args); 29 if (null==daemon.getServer()) { 30 System.exit(1); 31 } 32 System.exit(0); 33 } 34 } 35 36}
从源码中可以看到，main方法可传入的参数有 startd、stopd、start、stop，startd和start的区别是设置了一个await的bool变量为true，这点在后面会继续提到。 通过运行tomcat参数的可以看到main方法主要做了3件事：
实例化Boostrap对象，并调用其init方法； 调用load方法 调用start方法； 2.2、实例化Boostrap对象： 调用Boostrap的init方法主要完成三件事： -（1）初始化路径：设置HOME和Base路径，其中HOME是tomcat安装目录，Base是tomcat工作目录；如果我们想要运行Tomcat 的 多个实例，但是不想安装多个Tomcat软件副本。那么我们可以配置多个工作 目录，每个运行实例独占一个工作目录，但是共享同一个安装目录。 -（2）初始化类加载器：初始化Tomcat类加载器：commonLoader、catalinaLoader、sharedLoader commonLoader无父加载器，catalinaLoader和sharedLoader的父加载器都是commonLoader，其中若tomcat的配置文件没有配置：server.loader则catalinaLoader=commonLoader，同理，没配置shared.loader……,这三种都是URLClassLoader，使用Java 中的安全模型。 Tomcat 的类加载器体系如下结构所示： screenshot
-（3）初始化Boostrap的Catalina对象：通过反射生成Catalina对象，并通过反射调用setParentClassLoader方法设置其父 ClassLoader为sharedLoader。为什么要用反射，不直接在声明的时候生成对象？使用反射来生成实例的原因是因为在tomcat的发展历史中可以不止Catalina一种启动方式，现在看代码已经没必要了。 -（4）其他：主线程的classLoader设置为catalinaLoader，安全管理的classLoad设置为catalineLoader。
public void init() throws Exception { //设置系统变量CATALINA_HOME和CATALINA_BASE setCatalinaHome(); setCatalinaBase(); //初始化classLoader initClassLoaders();
1 Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);//主线程的classLoader 2 3 SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader); 4 5 // Load our startup class and call its process() method 6 if (log.isDebugEnabled()) 7 log.debug("Loading startup class"); 8 Class<?> startupClass = 9 catalinaLoader.loadClass 10 ("org.apache.catalina.startup.Catalina"); 11 Object startupInstance = startupClass.newInstance(); 12 13 //TODO:使用反射来生成实例的原因是因为在tomcat的发展历史中可以不止Catalina一种启动方式，现在看代码已经没必要了 14 // Set the shared extensions class loader 15 if (log.isDebugEnabled()) 16 log.debug("Setting startup class properties"); 17 String methodName = "setParentClassLoader"; 18 Class<?> paramTypes[] = new Class[1]; 19 paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader"); 20 Object paramValues[] = new Object[1]; 21 paramValues[0] = sharedLoader; 22 Method method = 23 startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes); 24 method.invoke(startupInstance, paramValues); 25 26 //TODO:设置catalina的父classLoader为sharedLoader 27 catalinaDaemon = startupInstance; 28 29}
2.3、Boostrap的load方法 调用Catalina的load方法。通过参数判断设置一些条件并判断是否立即加载，加载调用load方法主要做了4件事： -（1）判断系统变量catalina设置HOME和Base路径是否设置，没有的话则设置一下（感觉像是烂代码啊，在Boostrap初始化的时候不是已经设置过一次吗？为什么不写在一起？） -（2）初始化命名服务的基本配置 -（3）Digester类，默认将conf/server.xml解析成相应的对象，这个解析很重要，因为是他完成了Connector和Container的初始化工作。先mark下，接下来会详细的介绍Digester是怎么完成Connector和Container的初始化，现在我们只要知道是这里完成的就可以了。 -（4）Server调用init初始化声明周期，其父类LifecycleMBeanBase实现
//去掉了一些无用的代码 public void load() {
1 long t1 = System.nanoTime(); 2 3 // CATALINA_BASE和CATALINA_HOME设置 4 initDirs(); 5 6 // 初始化命名服务的基本配置 7 initNaming(); 8 9 //Digester类，主要用于处理xml配置文件，将xml文件转换成对应的java对象（默认为conf/server.xml） 10 Digester digester = createStartDigester(); 11 12 InputSource inputSource = null; 13 InputStream inputStream = null; 14 File file = null; 15 try { 16 try { 17 // 配置文件，由命令行参数-config指定，否则取默认值conf/server.xml 18 file = configFile(); 19 inputStream = new FileInputStream(file); 20 inputSource = new InputSource(file.toURI().toURL().toString()); 21 } 22 23 try { 24 inputSource.setByteStream(inputStream); 25 //将cataline对象压栈，如果栈为空，则设置root为cataline对象 26 digester.push(this); 27 //遇到相应的应用对对象赋值，相应的调用则调用 28 digester.parse(inputSource); 29 } 30 } 31 32 getServer().setCatalina(this); 33 34 // Stream redirection 35 initStreams(); 36 37 // Start the new server 38 try { 39 getServer().init(); 40 } 41 …… 42}
2.4、 Boostrap的start方法 调用Catalina的start方法： -（1）Server加载：Server才是正真的tomcat服务执行者，包括Connector和Container。调用load方法； -（2）调用Server的start方法，最终调用的是StandardServer的startInternal方法，调用自己所有的Service的start方法，启动connector和container、excutor的start方法，后文会继续扩展。 -（3）注册钩子
public void start() { try { //服务启动 getServer().start(); } …… // Register shutdown hook if (useShutdownHook) { if (shutdownHook == null) { shutdownHook = new CatalinaShutdownHook(); } Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook); LogManager logManager = LogManager.getLogManager(); if (logManager instanceof ClassLoaderLogManager) { ((ClassLoaderLogManager) logManager).setUseShutdownHook( false); } }
1 if (await) { 2 await(); 3 stop(); 4 } 5}
可以看到，Boostrap调用Catalina的方法时，全部都用的是反射，包括生成Catalina对象。而tomcat的启动说白了其实就是初始化并启动Connector和Container。