总在说SpringBoot内置了tomcat启动，那它的原理你说的清楚吗？

前言

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不得不说SpringBoot的开发者是在为大众程序猿谋福利，把大家都惯成了懒汉，xml不配置了，连tomcat也懒的配置了，典型的一键启动系统，那么tomcat在springboot是怎么启动的呢？

内置tomcat

开发阶段对我们来说使用内置的tomcat是非常够用了，当然也可以使用jetty。

 
 
 
 
  
  
  
    
  
  
  
     org.springframework.boot  
  
  
  
     spring-boot-starter-web  
  
  
  
     2.1.6.RELEASE

 
 
 
 
  
  
  
  @SpringBootApplication  
  
  
  
  public class MySpringbootTomcatStarter{  
  
  
  
      public static void main(String[] args) {  
  
  
  
          Long time=System.currentTimeMillis();  
  
  
  
          SpringApplication.run(MySpringbootTomcatStarter.class);  
  
  
  
          System.out.println("===应用启动耗时："+(System.currentTimeMillis()-time)+"===");  
  
  
  
      }  
  
  
  
  }

这里是main函数入口，两句代码最耀眼，分别是SpringBootApplication注解和SpringApplication.run()方法。

发布生产

发布的时候，目前大多数的做法还是排除内置的tomcat，打瓦包（war）然后部署在生产的tomcat中，好吧，那打包的时候应该怎么处理？

 
 
 
 
  
  
  
    
  
  
  
      org.springframework.boot  
  
  
  
      spring-boot-starter-web  
  
  
  
        
  
  
  
        
  
  
  
            
  
  
  
              org.springframework.boot  
  
  
  
              spring-boot-starter-tomcat  
  
  
  
            
  
  
  
        
  
  
  
    
  
  
  
    
  
  
  
    
  
  
  
      javax.servlet  
  
  
  
      javax.servlet-api  
  
  
  
      3.1.0  
  
  
  
      provided

更新main函数，主要是继承SpringBootServletInitializer，并重写configure()方法。

 
 
 
 
  
  
  
  @SpringBootApplication  
  
  
  
  public class MySpringbootTomcatStarter extends SpringBootServletInitializer {  
  
  
  
      public static void main(String[] args) {  
  
  
  
          Long time=System.currentTimeMillis();  
  
  
  
          SpringApplication.run(MySpringbootTomcatStarter.class);  
  
  
  
          System.out.println("===应用启动耗时："+(System.currentTimeMillis()-time)+"===");  
  
  
  
      } 
  
  
  
      @Override  
  
  
  
      protected SpringApplicationBuilder configure(SpringApplicationBuilder builder) {  
  
  
  
          return builder.sources(this.getClass());  
  
  
  
      }  
  
  
  
  }

从main函数说起

 
 
 
 
  
  
  
  public static ConfigurableApplicationContext run(Class primarySource, String... args) {  
  
  
  
      return run(new Class[]{primarySource}, args);  
  
  
  
  }  
  
  
  
  --这里run方法返回的是ConfigurableApplicationContext  
  
  
  
  public static ConfigurableApplicationContext run(Class[] primarySources, String[] args) {  
  
  
  
   return (new SpringApplication(primarySources)).run(args);  
  
  
  
  }

 
 
 
 
  
  
  
  public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {  
  
  
  
   ConfigurableApplicationContext context = null;  
  
  
  
   Collection exceptionReporters = new ArrayList();  
  
  
  
   this.configureHeadlessProperty();  
  
  
  
   SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);  
  
  
  
   listeners.starting();  
  
  
  
   Collection exceptionReporters;  
  
  
  
   try {  
  
  
  
    ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);  
  
  
  
    ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);  
  
  
  
    this.configureIgnoreBeanInfo(environment);  
  
  
  
    //打印banner，这里你可以自己涂鸦一下，换成自己项目的logo  
  
  
  
    Banner printedBanner = this.printBanner(environment);   
  
  
  
    //创建应用上下文  
  
  
  
    context = this.createApplicationContext();  
  
  
  
    exceptionReporters = this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);  
  
  
  
    //预处理上下文  
  
  
  
    this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner); 
  
  
  
     //刷新上下文 
  
  
  
     this.refreshContext(context); 
  
  
  
     //再刷新上下文  
  
  
  
    this.afterRefresh(context, applicationArguments);  
  
  
  
     listeners.started(context);  
  
  
  
    this.callRunners(context, applicationArguments);  
  
  
  
   } catch (Throwable var10) {      
  
  
  
   }  
  
  
  
   try {  
  
  
  
    listeners.running(context);  
  
  
  
    return context;  
  
  
  
   } catch (Throwable var9) {      
  
  
  
   }  
  
  
  
  }

既然我们想知道tomcat在SpringBoot中是怎么启动的，那么run方法中，重点关注创建应用上下文（createApplicationContext）和刷新上下文（refreshContext）。

创建上下文

 
 
 
 
  
  
  
  //创建上下文  
  
  
  
  protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {  
  
  
  
   Class contextClass = this.applicationContextClass;  
  
  
  
   if (contextClass == null) {  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     switch(this.webApplicationType) {  
  
  
  
      case SERVLET:  
  
  
  
                      //创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext  
  
  
  
          contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.servlet.context.AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext");  
  
  
  
       break;  
  
  
  
      case REACTIVE:  
  
  
  
       contextClass = Class.forName("org.springframework.boot.web.reactive.context.AnnotationConfigReactiveWebServerApplicationContext");  
  
  
  
       break;  
  
  
  
      default:  
  
  
  
       contextClass = Class.forName("org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext");  
  
  
  
     }  
  
  
  
    } catch (ClassNotFoundException var3) {  
  
  
  
     throw new IllegalStateException("Unable create a default ApplicationContext, please specify an ApplicationContextClass", var3);  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
   return (ConfigurableApplicationContext)BeanUtils.instantiateClass(contextClass);  
  
  
  
  }

这里会创建AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类。而AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext类继承了ServletWebServerApplicationContext，而这个类是最终集成了AbstractApplicationContext。Java知音公众号内回复“后端面试”，送你一份Java面试题宝典

刷新上下文

 
 
 
 
  
  
  
  //SpringApplication.java  
  
  
  
  //刷新上下文  
  
  
  
  private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {  
  
  
  
   this.refresh(context);  
  
  
  
   if (this.registerShutdownHook) {  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     context.registerShutdownHook();  
  
  
  
    } catch (AccessControlException var3) {  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //这里直接调用最终父类AbstractApplicationContext.refresh()方法  
  
  
  
  protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {  
  
  
  
   ((AbstractApplicationContext)applicationContext).refresh();  
  
  
  
  }

 
 
 
 
  
  
  
  //AbstractApplicationContext.java  
  
  
  
  public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {  
  
  
  
   synchronized(this.startupShutdownMonitor) {  
  
  
  
    this.prepareRefresh();  
  
  
  
    ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();  
  
  
  
    this.prepareBeanFactory(beanFactory);  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     this.postProcessBeanFactory(beanFactory);  
  
  
  
     this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);  
  
  
  
     this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);  
  
  
  
     this.initMessageSource();  
  
  
  
     this.initApplicationEventMulticaster();  
  
  
  
     //调用各个子类的onRefresh()方法，也就说这里要回到子类：ServletWebServerApplicationContext，调用该类的onRefresh()方法  
  
  
  
     this.onRefresh();  
  
  
  
     this.registerListeners();  
  
  
  
     this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);  
  
  
  
     this.finishRefresh();  
  
  
  
    } catch (BeansException var9) {  
  
  
  
     this.destroyBeans();  
  
  
  
     this.cancelRefresh(var9);  
  
  
  
     throw var9;  
  
  
  
    } finally {  
  
  
  
     this.resetCommonCaches();  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
  }

 
 
 
 
  
  
  
  //ServletWebServerApplicationContext.java  
  
  
  
  //在这个方法里看到了熟悉的面孔，this.createWebServer，神秘的面纱就要揭开了。  
  
  
  
  protected void onRefresh() {  
  
  
  
   super.onRefresh();  
  
  
  
   try {  
  
  
  
    this.createWebServer();  
  
  
  
   } catch (Throwable var2) { 
  
  
  
    }  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //ServletWebServerApplicationContext.java  
  
  
  
  //这里是创建webServer，但是还没有启动tomcat，这里是通过ServletWebServerFactory创建，那么接着看下ServletWebServerFactory  
  
  
  
  private void createWebServer() {  
  
  
  
   WebServer webServer = this.webServer;  
  
  
  
   ServletContext servletContext = this.getServletContext();  
  
  
  
   if (webServer == null && servletContext == null) {  
  
  
  
    ServletWebServerFactory factory = this.getWebServerFactory();  
  
  
  
    this.webServer = factory.getWebServer(new ServletContextInitializer[]{this.getSelfInitializer()});  
  
  
  
   } else if (servletContext != null) {  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     this.getSelfInitializer().onStartup(servletContext);  
  
  
  
    } catch (ServletException var4) {  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
   this.initPropertySources();  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //接口  
  
  
  
  public interface ServletWebServerFactory {  
  
  
  
      WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers);  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //实现  
  
  
  
  AbstractServletWebServerFactory  
  
  
  
  JettyServletWebServerFactory  
  
  
  
  TomcatServletWebServerFactory  
  
  
  
  UndertowServletWebServerFactory

这里ServletWebServerFactory接口有4个实现类

而其中我们常用的有两个：TomcatServletWebServerFactory和JettyServletWebServerFactory。

 
 
 
 
  
  
  
  //TomcatServletWebServerFactory.java  
  
  
  
  //这里我们使用的tomcat，所以我们查看TomcatServletWebServerFactory。到这里总算是看到了tomcat的踪迹。  
  
  
  
  @Override  
  
  
  
  public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {  
  
  
  
   Tomcat tomcat = new Tomcat(); 
  
  
  
   File baseDir = (this.baseDirectory != null) ? this.baseDirectory : createTempDir("tomcat");  
  
  
  
   tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());  
  
  
  
      //创建Connector对象  
  
  
  
   Connector connector = new Connector(this.protocol);  
  
  
  
   tomcat.getService().addConnector(connector); 
  
  
  
   customizeConnector(connector);  
  
  
  
   tomcat.setConnector(connector); 
  
  
  
   tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);  
  
  
  
   configureEngine(tomcat.getEngine());  
  
  
  
   for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {  
  
  
  
    tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);  
  
  
  
   }  
  
  
  
   prepareContext(tomcat.getHost(), initializers); 
  
  
  
   return getTomcatWebServer(tomcat);  
  
  
  
  }  
  
  
  
  protected TomcatWebServer getTomcatWebServer(Tomcat tomcat) {  
  
  
  
   return new TomcatWebServer(tomcat, getPort() >= 0);  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //Tomcat.java  
  
  
  
  //返回Engine容器，看到这里，如果熟悉tomcat源码的话，对engine不会感到陌生。  
  
  
  
  public Engine getEngine() {  
  
  
  
      Service service = getServer().findServices()[0];  
  
  
  
      if (service.getContainer() != null) {  
  
  
  
          return service.getContainer();  
  
  
  
      }  
  
  
  
      Engine engine = new StandardEngine();  
  
  
  
      engine.setName( "Tomcat" );  
  
  
  
      engine.setDefaultHost(hostname);  
  
  
  
      engine.setRealm(createDefaultRealm());  
  
  
  
      service.setContainer(engine);  
  
  
  
      return engine;  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //Engine是最高级别容器，Host是Engine的子容器，Context是Host的子容器，Wrapper是Context的子容器

getWebServer这个方法创建了Tomcat对象，并且做了两件重要的事情：把Connector对象添加到tomcat中，configureEngine(tomcat.getEngine());

getWebServer方法返回的是TomcatWebServer。

 
 
 
 
  
  
  
  //TomcatWebServer.java  
  
  
  
  //这里调用构造函数实例化TomcatWebServer  
  
  
  
  public TomcatWebServer(Tomcat tomcat, boolean autoStart) {  
  
  
  
   Assert.notNull(tomcat, "Tomcat Server must not be null");  
  
  
  
   this.tomcat = tomcat;  
  
  
  
   this.autoStart = autoStart;  
  
  
  
   initialize();  
  
  
  
  }  
  
  
  
  private void initialize() throws WebServerException {  
  
  
  
      //在控制台会看到这句日志  
  
  
  
   logger.info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false));  
  
  
  
   synchronized (this.monitor) {  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     addInstanceIdToEngineName();  
  
  
  
     Context context = findContext();  
  
  
  
     context.addLifecycleListener((event) -> {  
  
  
  
      if (context.equals(event.getSource()) && Lifecycle.START_EVENT.equals(event.getType())) {  
  
  
  
       removeServiceConnectors();  
  
  
  
      }  
  
  
  
     });  
  
  
  
     //===启动tomcat服务===  
  
  
  
     this.tomcat.start();  
  
  
  
     rethrowDeferredStartupExceptions();  
  
  
  
     try {  
  
  
  
      ContextBindings.bindClassLoader(context, context.getNamingToken(), getClass().getClassLoader());  
  
  
  
     }  
  
  
  
     catch (NamingException ex) {              
  
  
  
      }            
  
  
  
              //开启阻塞非守护进程  
  
  
  
     startDaemonAwaitThread(); 
  
  
  
    }  
  
  
  
    catch (Exception ex) {  
  
  
  
     stopSilently();  
  
  
  
     destroySilently();  
  
  
  
     throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat", ex);  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
  }

 
 
 
 
  
  
  
  //Tomcat.java  
  
  
  
  public void start() throws LifecycleException {  
  
  
  
   getServer();  
  
  
  
   server.start();  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //这里server.start又会回到TomcatWebServer的  
  
  
  
  public void stop() throws LifecycleException {  
  
  
  
   getServer();  
  
  
  
   server.stop();  
  
  
  
  }

 
 
 
 
  
  
  
  //TomcatWebServer.java  
  
  
  
  //启动tomcat服务  
  
  
  
  @Override  
  
  
  
  public void start() throws WebServerException {  
  
  
  
   synchronized (this.monitor) {  
  
  
  
    if (this.started) {  
  
  
  
     return;  
  
  
  
    }  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     addPreviouslyRemovedConnectors();  
  
  
  
     Connector connector = this.tomcat.getConnector();  
  
  
  
     if (connector != null && this.autoStart) {  
  
  
  
      performDeferredLoadOnStartup();  
  
  
  
     }  
  
  
  
     checkThatConnectorsHaveStarted();  
  
  
  
     this.started = true;  
  
  
  
     //在控制台打印这句日志，如果在yml设置了上下文，这里会打印  
  
  
  
     logger.info("Tomcat started on port(s): " + getPortsDescription(true) + " with context path '"  
  
  
  
       + getContextPath() + "'");  
  
  
  
    }  
  
  
  
    catch (ConnectorStartFailedException ex) {  
  
  
  
     stopSilently();  
  
  
  
     throw ex;  
  
  
  
    }  
  
  
  
    catch (Exception ex) {  
  
  
  
     throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat server", ex); 
  
  
  
    }  
  
  
  
    finally {  
  
  
  
     Context context = findContext();  
  
  
  
     ContextBindings.unbindClassLoader(context, context.getNamingToken(), getClass().getClassLoader());  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
  }  
  
  
  
  //关闭tomcat服务  
  
  
  
  @Override  
  
  
  
  public void stop() throws WebServerException {  
  
  
  
   synchronized (this.monitor) {  
  
  
  
    boolean wasStarted = this.started;  
  
  
  
    try {  
  
  
  
     this.started = false;  
  
  
  
     try {  
  
  
  
      stopTomcat();  
  
  
  
      this.tomcat.destroy();  
  
  
  
     }  
  
  
  
     catch (LifecycleException ex) {   
  
  
  
      }  
  
  
  
    }  
  
  
  
    catch (Exception ex) {  
  
  
  
     throw new WebServerException("Unable to stop embedded Tomcat", ex);  
  
  
  
    }  
  
  
  
    finally {  
  
  
  
     if (wasStarted) {  
  
  
  
      containerCounter.decrementAndGet();  
  
  
  
     }  
  
  
  
    }  
  
  
  
   }  
  
  
  
  }

附：tomcat顶层结构图

tomcat最顶层容器是Server，代表着整个服务器，一个Server包含多个Service。从上图可以看除Service主要包括多个Connector和一个Container。Connector用来处理连接相关的事情，并提供Socket到Request和Response相关转化。

Container用于封装和管理Servlet，以及处理具体的Request请求。那么上文提到的Engine>Host>Context>Wrapper容器又是怎么回事呢？我们来看下图：

综上所述，一个tomcat只包含一个Server，一个Server可以包含多个Service，一个Service只有一个Container，但有多个Connector，这样一个服务可以处理多个连接。

多个Connector和一个Container就形成了一个Service，有了Service就可以对外提供服务了，但是Service要提供服务又必须提供一个宿主环境，那就非Server莫属了，所以整个tomcat的声明周期都由Server控制。

总结

SpringBoot的启动主要是通过实例化SpringApplication来启动的，启动过程主要做了以下几件事情：配置属性、获取监听器，发布应用开始启动事件初、始化输入参数、配置环境，输出banner、创建上下文、预处理上下文、刷新上下文、再刷新上下文、发布应用已经启动事件、发布应用启动完成事件。

在SpringBoot中启动tomcat的工作在刷新上下这一步。而tomcat的启动主要是实例化两个组件：Connector、Container，一个tomcat实例就是一个Server，一个Server包含多个Service，也就是多个应用程序，每个Service包含多个Connector和一个Container，而一个Container下又包含多个子容器。

新闻标题：总在说SpringBoot内置了tomcat启动，那它的原理你说的清楚吗？
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