Tomcat中的可插拔以及SCI的实现原理

常用计算机的朋友一定记得， U盘，硬盘等设备流行的时候，当时对于这项技术的介绍是热插拔。

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这个介绍最主要的是想说明这些外接设备的便利性，同时也说明他们的无侵入性。

在 Servlet 3.x 的时候，也增加了这种可插拔的能力，让我们在项目组织上，可以接近于设备的接入。

例如在 Servlet 3 之前只能在web.xml中声明 Servlet、Filter 等， 在 Servlet 3 之后，除了 @WebFilter 这种注解的方式外

还可以在单独的fragement 打包文件，在web-fragement.xml 声明的组件，容器启动时就会扫描到。

当然，也可以在运行时动态的添加Servlet/Filter，即Servlet 3.x中的 Dynamic Servlet。

除此之外，对于 SCI 的实现，提供的也是这种能力。通过对标准接口的实现，在特定阶段触发动作执行。

比如我们前面说到的 Spring Boot 的应用，其以 Jar 的方式启动，来启动容器，提供服务的实现，就是通过SCI的方式来触发的。Tomcat 是怎样处理 SpringBoot应用的?

甚至容器自行的一些组件,如JSP Container的实现，也使用 SCI 的能力来进行实现。

我们本次主要来分析 Tomcat 通过 SCI 实现的这种可插拔性(pluggability)。

首先，什么是 SCI?

全称 ServletContainerInitializer，是一个用于接收Web 应用在启动阶段通知的接口，再根据通知进行一些编程式的处理，比如动态注册Servlet、Filter等。

如何使用?

SCI 的使用也比较容易，将实现 ServletContainerInitializer 接口的类增加 HandlesTypes ，注解内指定的一系列类，接口，注解的 class 集合， 会在启动阶段 class 扫描的时候，将与这些 class 相关的 文件都扫描出来，做为 SCI 的onStartup方法参数传递。

这一类实现了 SCI 的接口，如果做为独立的包发布，在打包时，会在 JAR 文件的 META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer 文件中进行注册。 容器在启动时，就会扫描所有带有这些注册信息的类进行解析，启动时会调用其 onStartup方法。

这就是可插拔性? 类加载***个表示不服。“我还可以热替换啊!” 这里是有区别的， 热替换，类加载，都是根据限定的名称去加载，并没有相关的标准去加载未知的内容，而这里SCI则根据约定的标准，扫描META-INF中包含注册信息的 class 并在启动阶段调用其onStartup，这就是区别啊。

百闻不如一见，光说不练假把式，我们来看除了前面说的 Spring Boot 外，谁还在用SCI。

我们先来看在 Tomcat 关于 WebSocket的实现。

 
 
 
    
  
  
  
  1. @HandlesTypes({ServerEndpoint.class, ServerApplicationConfig.class,
    2. 
  
  
  
  2.         Endpoint.class})
    3. 
  
  
  
  3. public class WsSci implements ServletContainerInitiali
    4.

这里的HandlesTypes里指明了实现 WebSocket需要关注的几个类，将通过注解方式声明WebSocket和通过编程方式声明都包含了进来。

在应用启动时，触发onStartup方法执行，然后初始化WebSocket相关的内容，解析注解等

 
 
 
    
  
  
  
  1. public void onStartup(Set> clazzes, ServletContext ctx)
    2. 
  
  
  
  2.         throws ServletException {
    3. 
  
  
  
  3. 
  
  
  
  4.     WsServerContainer sc = init(ctx, true);
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6.     if (clazzes == null || clazzes.size() == 0) {
    7. 
  
  
  
  7.         return;
    8. 
  
  
  
  8.     }
    9. 
  
  
  
  9. 
  
  
  
  10.     // Group the discovered classes by type
    11. 
  
  
  
  11.     Set serverApplicationConfigs = new HashSet<>();
    12. 
  
  
  
  12.     Set> scannedEndpointClazzes = new HashSet<>();
    13. 
  
  
  
  13.     Set> scannedPojoEndpoints = new HashSet<>();
    14.

这里注意，由于WebSocket并不是为特定应用提供的，而是做为容器的基础能力提供，并且其是在 Tomcat_home/lib 目录内，因此，每个应用在启动时，都会触发 WebSocket，来解析其是否包含了对于 WebSocket的引用，从而为其提供支持。

这一条流程是如何串连的呢?我们前面的文章曾分析过应用的部署，提到过HostConfig, ContextConfig这些类。 应用在启动时startup事件会触发 ContextConfig 这个Listener 的执行，此时会扫描应用包含的JAR文件，解析web-fragement.xml等， 这其中也包含对于SCI实现的解析。

 
 
 
    
  
  
  
  1. // Step 11. Apply the ServletContainerInitializer config to the
    2. 
  
  
  
  2. // context
    3. 
  
  
  
  3. if (ok) {
    4. 
  
  
  
  4.     for (Map.Entry
  
  
  
  5.             Set>> entry :
    6. 
  
  
  
  6.                 initializerClassMap.entrySet()) {
    7. 
  
  
  
  7.         if (entry.getValue().isEmpty()) {
    8. 
  
  
  
  8.             context.addServletContainerInitializer(
    9. 
  
  
  
  9.                     entry.getKey(), null);
    10. 
  
  
  
  10.         } else {
    11. 
  
  
  
  11.             context.addServletContainerInitializer(
    12. 
  
  
  
  12.                     entry.getKey(), entry.getValue());
    13. 
  
  
  
  13.         }
    14. 
  
  
  
  14.     }
    15. 
  
  
  
  15. }
    16.

这里解析出来的类会添加到Context中，在应用启动阶段，会调用每个SCI实现的onStartup方法

 
 
 
    
  
  
  
  1. // Call ServletContainerInitializers
    2. 
  
  
  
  2. for (Map.Entry>> entry :
    3. 
  
  
  
  3.     initializers.entrySet()) {
    4. 
  
  
  
  4.     try {
    5. 
  
  
  
  5.         entry.getKey().onStartup(entry.getValue(),
    6. 
  
  
  
  6.                 getServletContext());
    7. 
  
  
  
  7.     } catch (ServletException e) {
    8. 
  
  
  
  8.         log.error(sm.getString("standardContext.sciFail"), e);
    9. 
  
  
  
  9.         ok = false;
    10. 
  
  
  
  10.         break;
    11. 
  
  
  
  11.     }
    12. 
  
  
  
  12. }
    13.

SpringBoot 也是这样被点燃的

 
 
 
    
  
  
  
  1. public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
    2. 
  
  
  
  2.     this.logger = LogFactory.getLog(this.getClass());
    3. 
  
  
  
  3.     WebApplicationContext rootAppContext = this.createRootApplicationContext(servletContext);
    4. 
  
  
  
  4.     if(rootAppContext != null) {
    5. 
  
  
  
  5.         servletContext.addListener(new ContextLoaderListener(rootAppContext) {
    6. 
  
  
  
  6.             public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
    7. 
  
  
  
  7.             }
    8. 
  
  
  
  8.         });
    9. 
  
  
  
  9.     } else {
    10. 
  
  
  
  10.         this.logger.debug("No ContextLoaderListener registered, as createRootApplicationContext() did not return an application context");
    11. 
  
  
  
  11.     }
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. }
    14.

而且 JSP 的容器也开始使用这种方式进行工厂的初始化，以便于后面继续使用。

 
 
 
    
  
  
  
  1. /**
    2. 
  
  
  
  2.  * Initializer for the Jasper JSP Engine.
    3. 
  
  
  
  3.  */
    4. 
  
  
  
  4. public class JasperInitializer implements ServletContain
    5.

那这个Jasper 的SCI，难道就为了初始化一个工厂吗?这和 Servlet 3.x之前也没啥区别是吧?

别急，我们继续看其onStartup方法

 
 
 
    
  
  
  
  1. public void onStartup(Set> types, ServletContext context) throws ServletException {
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. ...
    4. 
  
  
  
  4.     // scan the application for TLDs
    5. 
  
  
  
  5.     TldScanner scanner = newTldScanner(context, true, validate, blockExternal);
    6. 
  
  
  
  6.     try {
    7. 
  
  
  
  7.         scanner.scan();
    8. 
  
  
  
  8.     } catch (IOException | SAXException e) {
    9. 
  
  
  
  9.         throw new ServletException(e);
    10. 
  
  
  
  10.     }
    11.

原来将 TLD文件的扫描移到了这里， WebContainer 只需要处理web.xml 和 web-fragement.xml的处理即可， JSP 的工作就交给他来做嘛，各司其职，挺好的。用 spec 的话来形容，是更好的分离了 Web Container 和 JSP Container职责。

【本文为专栏作者“侯树成”的原创稿件，转载请通过作者微信公众号『Tomcat那些事儿』获取授权】

当前名称：Tomcat中的可插拔以及SCI的实现原理
文章网址：http://www.gawzjz.com/qtweb/news39/207939.html

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