Tomcat实现分析（一）--类加载及容器组件

启动脚本

启动命令中的参数如下：

org.apache.catalina.startup.Bootstrap start -Djava.util.logging.config.file=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47/conf/logging.properties -Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=7999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Djava.endorsed.dirs=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47/endorsed -Dcatalina.base=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47 -Dcatalina.home=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47 -Djava.io.tmpdir=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47/temp

Tomcat Logging

启动参数里，其classpath中有/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47/bin/tomcat-juli.jar，另外通过-D传递了两个属性：

-Djava.util.logging.config.file=/opt/apache/apache-tomcat-7.0.47/conf/logging.properties 
-Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager

Tomcat默认采用的是JDK 1.4中引入的Java Util Logging（以下简称 JUL）日志组件，通过指定系统参数java.util.logging.config.file来设置日志输出级别、Handler等；

更多关于JUL的信息，可以参考Java™ Logging Overview；

1. 使用JDK的java.util.logging的局限

   一旦使用了JUL，那就意味着其是全局（整个JVM级别）共享，但是Tomcat作为一个Servlet容器（可以部署多个应用，每个应用的日志应该隔离），这种局限是不能接受的；同时，考虑到Tomcat内部本身日志可以动态替换实现，Tomcat开发了Java Util Logging Implementation（以下简称JULI）；

2. JULI的特性

   1. 覆盖JUL的LoggerManager（通过-Djava.util.logging.manager指定），支持ClassLoader粒度的日志输出；
   2. JULI默认采用DirectJDKLog来实现，本质就是JUL；
   3. 可以通过替换Tomcat的$CATALINA_BASE/bin下的tomcat-juli.jar，同时在$CATALINA_BASE/lib下新增log4j.jar、tomcat-juli-adapters.jar、log4j.properties，即可将其实现替换为log4j（具体步骤可参考Logging in Tomcat）；

Tomcat类加载器

启动类为：org.apache.catalina.startup.Bootstrap，这个类职责比较简单：

1. 完成Tomcat中classLoader的初始化；
2. 通过Catalina类，引导Tomcat启动；

Tomcat的ClassLoader结构如下：

1. AppClassLoader，即SystemClassLoader，通过-classpath指定；这里只包含Tomcat的启动类、依赖的ClassLoader实现类以及对JUL的增强（JULI）；

2. CommonLoader，通过$CATALINA_BASE/conf/catalina.properties中的common.loader指定，包括：$CATALINA_BASE/lib以及$CATALINA_HOME/lib下的classes、resources和jar包；

   CommonLoader为整个Tomcat和所有webapp所共享；

3. CatalinaLoader和SharedLoader，在官方的实现里，其仓库是空的，只是共享CommonLoader的仓库；

4. WebAppClassLoader，每个webapp创建一个，webapp之间是隔离的，包括WEB-INF/classes以及WEB-INF/lib下的所有class和jar包；

   WebAppClassLoader加载类的方式与普通的双亲委派不一样，它是先从本地仓库加载，加载不到，再委派给parent ClassLoader（特殊类除外，比如JRE的类总是委派给parent，Servlet API相关的类则会被忽略，交由CommonLoader加载）；

一个WebApp的类加载顺序如下：

• Bootstrap classes of your JVM
• System class loader classes（AppClassLoader）
• /WEB-INF/classes of your web application
• /WEB-INF/lib/*.jar of your web application
• Common class loader classes（CommonLoader）

启动Tomcat

Tomcat主配置文件位于conf/server.xml，Bootstrap通过引导Catalina来解析server.xml，从而启动tomcat；

解析server.xml是通过Degister来完成的；

下面这张图描述了Tomcat内部组件及其关系：

其中：

1. Tomcat的启动是各组件从外到内调用，从内到外完成；
2. Server组件监听本地的8005端口，实现异步关闭Tomcat容器；
3. 除了Catalina作为引导容器，其余窗口均实现LifeCycle，都可以包含多个LifeCycleListener；
4. Engine及其子容器，均实现了Container，可以包含Pipeline, Logger, Loader, Realm, Manager等组件；
5. 所有的Servlet均被包装成Wrapper组件；