1.Tomcat组件梳理—Bootstrap启动器
Tomcat组件梳理—Bootstrap启动器
一开始是直接从Server开始做梳理的，但是发现有很多东西是从Catalina传输过来的，Catalina又是从Bootstrap启动的，所以还是回过头来从Bootstrap开始梳理吧。
1.定义和功能
Bootstrap是Tomcat的入口类，main方法也在这个类中，脚本启动往往也是直接调用这个类。
该类作为启动整个Tomcat的启动器，有自己的一些特点，该类主要操作对象是Catalina类，但是这两个又是解耦的，解耦的方法是通过反射去获取Catalina的实例和方法，并调用。这样，Bootstrap和Catalina是隔离开的，因此如果有需要，也是可以自己实现一个启动器的。
Bootstrap是Catalina的装载器，并负责创建Tomcat自用的类加载器。
2.启动器的属性
先看Bootstrap的属性有哪些，属性是一个类的基本特征，一个类的具体实现就是由属性和功能方法来实现的。
public final class Bootstrap {
/**
* main使用的守护对象
*/
private static Bootstrap daemon = null;
//CatalinaBase的File对象
private static final File catalinaBaseFile;
//CatalinaHome的File对象
private static final File catalinaHomeFile;
}
需要解释一下CatalinaBase和CatalinaHome
我们先提出一个需求：如果要在一台机器上部署多个Tomcat，必须要在一个台机器上安装多个tomcat吗？虽然直接解压就能用，但是tomcat有很多压缩包和公用的目录文件，都不能公用吗？
答案是：能。
那怎么实现呢？就是先确认tomcat的哪些目录能被共享，哪些目录不能被共享，然后共享的所有tomcat实例都能访问，不被共享的只能被自己访问。那现在来看看哪些能被共享吧。
tomcat解压后，除了一些文件，有以下目录：
- bin —运行脚本
- conf —配置文件
- lib —核心库文件
- logs --日志目录
- temp --临时目录
- webapps —自动装载的应用程序目录
- work --JVM临时文件目录(java.io.tmpdir)
在这些目录中，只有bin和lib目录能被多个tomcat实例公用，于是我们把这两个目录的父级目录叫做安装目录，并用catalina.home来表示。
在目录中，被tomcat实例所私有的目录为：conf，logs，temp，webapps，work。于是我们把这些目录的父级目录叫做工作目录，并用catalina.base来表示。
到这里，我们应该已经明白了catalina.home和catalina.base两个参数的作用了。这两个参数只在用这种方法来做单机器多实例的时候才有用，但是现在微服务即使部署多个实例，也会直接放多个tomcat，因为磁盘的价格已经很便宜了，可以不用复杂度来换区空间。
所以，如果是一个tomcat，这两个属性指向的是相同位置，即都是这些目录的父级目录。
到这里，上面我们提出的问题，基本就被解决。
参考了文章：https://blog.csdn.net/duqian94/article/details/52460703
3.启动器的功能
3.1.Main方法解析
还是先看Main方法的代码吧
/**
* main方法，整个程序的主入口。
*/
public static void main(String args[]) {
if (daemon == null) {
//1.new过程中主要执行static中的设置Catalina.home和Catalina.base的值
Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
try {
//2.主要完成类加载器的初始化，包括common，catalina，share三个类加载器，
// 并设置catalina的父类加载器。
bootstrap.init();
} catch (Throwable t) {
handleThrowable(t);
t.printStackTrace();
return;
}
daemon = bootstrap;
} else {
// When running as a service the call to stop will be on a new
// thread so make sure the correct class loader is used to prevent
// a range of class not found exceptions.
Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
}
try {
String command = "start";
if (args.length > 0) {
command = args[args.length - 1];
}
//3.判断shell传入的值，执行对应的动作
if (command.equals("startd")) {
//执行start方法的内容，主要为执行Catalina的load()和start()方法
args[args.length - 1] = "start";
daemon.load(args);
daemon.start();
} else if (command.equals("stopd")) {
args[args.length - 1] = "stop";
daemon.stop();
} else if (command.equals("start")) {
daemon.setAwait(true);
daemon.load(args);
daemon.start();
if (null == daemon.getServer()) {
System.exit(1);
}
} else if (command.equals("stop")) {
daemon.stopServer(args);
} else if (command.equals("configtest")) {
daemon.load(args);
if (null == daemon.getServer()) {
System.exit(1);
}
System.exit(0);
} else {
log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist.");
}
} catch (Throwable t) {
handleThrowable(t);
t.printStackTrace();
System.exit(1);
}
}
Bootstrap中的main()方法时tomcat软件的入口方法，不管用什么方法启动tomcat，都是在调用这个方法。
该方法的业务逻辑比较简单，只有三个点：
- 1.new一个Bootstrap实例，在new的过程中有一段static的代码段会一起初始化，该代码段主要解决
catalina.home和catalina.base参数的值，因为代码中会遇到这些变量，所以要去这些变量一定是在的。 - 2.执行init()方法，该方法主要用来创建common，shared，catalinaLoader三个类加载器，并将对应的jar包加载进来。
- 3.判断传入的参数是什么，然后通过反射调用Catalina中对应的方法。
3.2.new方法执行静态代码块
这里的代码就是在new时，需要初始化的代码。这里的代码逻辑没啥好说的，就是在检查参数，然后重新设值。放一下代码看看。
static {
//该段主要设置Catalina.home路径和Catalina.base路径
// Will always be non-null
String userDir = System.getProperty("user.dir");
// Home first
String home = System.getProperty(Globals.CATALINA_HOME_PROP);
File homeFile = null;
if (home != null) {
File f = new File(home);
try {
homeFile = f.getCanonicalFile();
} catch (IOException ioe) {
homeFile = f.getAbsoluteFile();
}
}
if (homeFile == null) {
// First fall-back. See if current directory is a bin directory
// in a normal Tomcat install
File bootstrapJar = new File(userDir, "bootstrap.jar");
if (bootstrapJar.exists()) {
File f = new File(userDir, "..");
try {
homeFile = f.getCanonicalFile();
} catch (IOException ioe) {
homeFile = f.getAbsoluteFile();
}
}
}
if (homeFile == null) {
// Second fall-back. Use current directory
File f = new File(userDir);
try {
homeFile = f.getCanonicalFile();
} catch (IOException ioe) {
homeFile = f.getAbsoluteFile();
}
}
catalinaHomeFile = homeFile;
System.setProperty(
Globals.CATALINA_HOME_PROP, catalinaHomeFile.getPath());
// Then base
String base = System.getProperty(Globals.CATALINA_BASE_PROP);
if (base == null) {
catalinaBaseFile = catalinaHomeFile;
} else {
File baseFile = new File(base);
try {
baseFile = baseFile.getCanonicalFile();
} catch (IOException ioe) {
baseFile = baseFile.getAbsoluteFile();
}
catalinaBaseFile = baseFile;
}
System.setProperty(
Globals.CATALINA_BASE_PROP, catalinaBaseFile.getPath());
}
3.3.init方法创建类加载器
init()方法主要用来创建三个类加载器，并指定catalina的parent类加载器，看下代码中的处理逻辑。
public void init() throws Exception {
//1.初始化类加载器：commonLoader，catalinaLoader，sharedLoader
initClassLoaders();
//2.设置当前线程的类加载器
Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
//3.设置Java SecutityManager，目前看没啥用？
SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
//4.加载Catalina类，并为Catalina设置父类加载器
Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();
//通过反射调用catalina.setParentClassLoader(ClassLoader classloader)方法，
// 目的是设置Catalina的父类加载器为sharedLoader类加载器
String methodName = "setParentClassLoader";
Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
//反射找到对应的方法时，需要指明两个参数：1.方法名称，2.方法对应的参数类型的列表，数组形式
Method method =
startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
//5.把catalinaDaemon的值设置为org.apache.catalina.startup.Catalina
catalinaDaemon = startupInstance;
}
先梳理此处的逻辑：
- 1.创建三个类加载器：
commonLoader，catalinaLoader，shareLoader，这三个类加载器的目的不一样。commonLoader：Tomcat最基本的类加载器，直接继承systemLoader，加载路径中的class可以被tomcat容器本身以及各个webapp访问。加载路径为：common.loader，默认执行${catalina.home}/lib下的包。catalinaLoader：tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对webapp不可见。加载路径为server.loader，默认为空。sharedLoader：各个webapp共享的类加载器，加载路劲中的class对于多有webapp可见，但是对于tomcat容器不可见。加载路径为shared.loader，默认为空。
- 2.把当前线程的类加载器设置为
catalinaLoader.即当前线程只会加载tomcat私有的jar包。当前线程启动所有的组件，然后后面又会被阻塞，用来等待shutdown命令。 - 3.设置Java 的SecutityManager，这个东西讲不清楚是干嘛，可以先不管。
- 4.通过反射实例化Catalina类，并调用
setParentClassLoader方法，为catalina设置ParentClassLoader属性。
其实从上面和代码中都可以看到，最重要的是就是第一步，创建三个类加载器了。
3.4.反射调用catalina的方法
在main方法的第三步中，根据传入的参数，选择对应的方法，此处虽然调用的是Bootstrap的方法，但是实际上时在通过放射调用Catalina中的方法，可以看一个代码示例：
private void load(String[] arguments) throws Exception {
//主要是通过反射调用Catalina的load()方法
// Call the load() method
String methodName = "load";
Object param[];
Class<?> paramTypes[];
if (arguments==null || arguments.length==0) {
paramTypes = null;
param = null;
} else {
paramTypes = new Class[1];
paramTypes[0] = arguments.getClass();
param = new Object[1];
param[0] = arguments;
}
Method method =
catalinaDaemon.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Calling startup class " + method);
}
method.invoke(catalinaDaemon, param);
}
可以看到代码，其实就是通过反射调用Catalina的load()方法。
3.5.操作Catalina的方法总结
Bootstrap在代码中对Catalina的操作，我们总结一下看看。
第一个是实例化Catalina
//org.apache.catalina.startup.Bootstrap#init()
//4.加载Catalina类，并为Catalina设置父类加载器
Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();
第二个是调用方法，设置Catalina的parentClassLoader为sharedLoader
//通过反射调用catalina.setParentClassLoader(ClassLoader classloader)方法，
// 目的是设置Catalina的父类加载器为sharedLoader类加载器
String methodName = "setParentClassLoader";
Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
//反射找到对应的方法时，需要指明两个参数：1.方法名称，2.方法对应的参数类型的列表，数组形式
Method method =
startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);
第三个是调用Catalina的其他方法，主要接解决对应的启动或者关闭的命令
//org.apache.catalina.startup.Bootstrap#start
public void start() throws Exception {
//主要调用Catalina的start()方法
if( catalinaDaemon==null ) {
init();
}
Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null);
method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null);
}
4.总结
再明确一次Bootstrap的作用，一个是检查当前环境，二是创建三个类加载器，三是根据用户输入的参数，通过反射调用对应的方法。
环境检查在3.2中讲解的，类加载器在3.3中讲解的，根据参数执行方法在3.4.中讲解的。
以上，我们对Tomcat的启动器组件Bootstrap的分析就结束了。
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作者：岑宇 出处：http://www.cnblogs.com/cenyu/ 本文版权归作者和博客园共有，欢迎转载，但未经作者同意必须保留此段声明，且在文章页面明显位置给出原文连接，否则保留追究法律责任的权利。 如果文中有什么错误，欢迎指出。以免更多的人被误导。 |
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