总在说SpringBoot内置了tomcat启动，那它的原理你说的清楚吗？

前言

不得不说SpringBoot的总说开发者是在为大众程序猿谋福利，把大家都惯成了懒汉，内置那xml不配置了，启动清楚连tomcat也懒的原理配置了，典型的总说一键启动系统，那么tomcat在springboot是内置那怎么启动的呢？

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。启动清楚 

<dependency>     <groupId>org.springframework.boot</groupId>     <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>     <version>2.1.6.RELEASE</version>  </dependency>   @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)+"===");      }  } 

这里是原理main函数入口，两句代码最耀眼，总说分别是内置那SpringBootApplication注解和SpringApplication.run()方法。

发布生产

发布的启动清楚时候，目前大多数的原理做法还是排除内置的tomcat，打瓦包（war）然后部署在生产的总说tomcat中，好吧，内置那那打包的启动清楚时候应该怎么处理？ 

<dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>      <!-- 移除嵌入式tomcat插件 -->      <exclusions>          <exclusion>              <groupId>org.springframework.boot</groupId>              <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>          </exclusion>      </exclusions>  </dependency>  <!--添加servlet-api依赖--->  <dependency>      <groupId>javax.servlet</groupId>      <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>      <version>3.1.0</version>      <scope>provided</scope>  </dependency> 

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

@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<SpringBootExceptionReporter> 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  //这里我们使用的服务器托管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。高防服务器从上图可以看除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。