spring web 容器的源码启动流程，前面讲了 AnnotationConfigApplicationContext 的启动流程，这一次来看一下 spring web 的启动流程是怎样的，内置的 tomcat 是如何启动？并且又是在何时将 DispatcheServlet 挂载到 tomcat 中的？
1.1 依赖图从上面的依赖图中可以看到 ServletWebServerApplicationContext 与 AnnotationConfigApplicationContext 容器同都是继承至 AbstractApplicationContext 类，而 ServletWebServerApplicationContext 容器是 org.springframework.boot.web.servlet.context 提供出来的能力；而AnnotationConfigApplicationContext 则是由 org.springframework.context.annotation 提供出来的能力，一个是 springboot提供，一个是spring提供。
1.2 启动方式通过 SpringApplication 的启动能够知道最终调用的都是 Context 类的 refresh() 方法，下面是截取的 SpringApplication 的源码
protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
Assert.isInstanceOf(ConfigurableApplicationContext.class, applicationContext);
refresh((ConfigurableApplicationContext) applicationContext);
}
//这里的 applicationContext 类型根据初始化时进行确认，spring boot web的类型就是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
protected void refresh(ConfigurableApplicationContext applicationContext) {
applicationContext.refresh();
}
1.3 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext
通过上面的 SpringApplication.run() 方法知道了 springboot是如何启动上下文的，那么下面就来看一下 web 容器是如何启动的
1.3.1 prepareBeanFactory()下面的代码截取的 AbstractApplicationContext 的 refresh() 方法里面被复写的方法（只截取了一部分需要用到的）
try {
//在 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 进行复写了
postProcessBeanFactory(beanFactory);
// 用于执行刷新方法，创建tomcat容器
onRefresh();
}
上面是 AbstractApplicationContext.refresh() 的方法，下面是复写；可以看到这个方法在 refresh() 调用时只注册了一个注入器，扫描了指定的包路径，注册指定的配置对象后就没有做什么特别的事了
@Override
protected void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
//调用父类 添加 WebApplicationContextServletContextAwareProcessor 注入器，对实现了 ServletContextAware,ServletConfigAware的bean进行注入
super.postProcessBeanFactory(beanFactory);
if (this.basePackages != null && this.basePackages.length > 0) {
//扫描指定的包路径
this.scanner.scan(this.basePackages);
}
if (!this.annotatedClasses.isEmpty()) {
//将传入的配置类进行注册
this.reader.register(ClassUtils.toClassArray(this.annotatedClasses));
}
}
1.3.2 onRefresh()
AbstractApplicationContext.onRefresh() 方法什么都没有做，交由子类实现，下面发现最低级的实现类是 ServletWebServerApplicationContext 也就是 AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext 的父类
下面看一下 ServletWebServerApplicationContext.onRefresh() 如何实现的
protected void onRefresh() {
//先调用父级进行主题功能的初始化：UiApplicationContextUtils.initThemeSource(this)
super.onRefresh();
try {
//创建web服务
createWebServer();
}
catch (Throwable ex) {
throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", ex);
}
}
下面进行创建 ServletContext 上下文
- 首先通过容器中找 ServletWebServerFactory 类型进行创建
- 通过 ServletWebServerFactory 创建一个 WebServer 对象，其中调用 getSelfInitializer() 返回的是一个函数对象，实际调用的是 ServletWebServerApplicationContext.selfInitialize() 方法
- 注册两个 SmartLifecycle 类型的类，一个用于容器启动完成后启动 WebServer ，发布 Servlet 初始化完成事件，一个用于注册容器关闭时，同时关闭 WebServer 服务
- 最后初始化配置属性
private void createWebServer() {
WebServer webServer = this.webServer;
//获取到 ServletContext 的上下文容器
ServletContext servletContext = getServletContext();
if (webServer == null && servletContext == null) {
//获取到spring容器中的 ServletWebServerFactory对象用于上下文的创建，如果有多个则取一个，这里以 tomcat为例，返回的 TomcatServletWebServerFactory 类型
ServletWebServerFactory factory = getWebServerFactory();
//创建tomcat服务，getSelfInitializer() 返回一个函数接口，调用当前 ServletWebServerApplicationContext.selfInitialize(ServletContext) 方法
this.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());
//注册一个容器关闭的回调类
getBeanFactory().registerSingleton("webServerGracefulShutdown",
new WebServerGracefulShutdownLifecycle(this.webServer));
//注册一个webServer启动的容器生命周期函数，spring容器启动完成之后，发布 ServletWebServerInitializedEvent 事件
getBeanFactory().registerSingleton("webServerStartStop",
new WebServerStartStopLifecycle(this, this.webServer));
}
else if (servletContext != null) {
try {
getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
}
catch (ServletException ex) {
throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", ex);
}
}
//初始化配置属性
initPropertySources();
}
getWebServer()
//通过工厂方法创建 WebServer 服务，创建好之后调用 getSelfInitializer() 返回的函数接口 this.webServer = factory.getWebServer(getSelfInitializer());
这里实际创建了一个 tomcat 实例对象，使用的是 apache–embed 提供的依赖，这里没有使用过，就大致描述一下；prepareContext(tomcat.getHost(), initializers) 将 springboot 的 initializers 封装成 TomcatStarter 这个类实现了 ServletContainerInitializer 这个接口是 apache 包提供的，在这个类里面去调用 getSelfInitializer() 返回的函数接口，最后 getTomcatWebServer() 创建一个 TomcatWebServer 然后启动 tomcat
@Override
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
if (this.disableMBeanRegistry) {
Registry.disableRegistry();
}
//创建一个 tomcat 实例
Tomcat tomcat = new Tomcat();
File baseDir = (this.baseDirectory != null) ? this.baseDirectory : createTempDir("tomcat");
//设置tomcat的基本路径
tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
//设置连接器，并且指定类型为默认的 http1.1
Connector connector = new Connector(this.protocol);
//是否抛出异常
connector.setThrowOnFailure(true);
//添加服务
tomcat.getService().addConnector(connector);
customizeConnector(connector);
tomcat.setConnector(connector);
tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
//配置引擎
configureEngine(tomcat.getEngine());
for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
}
//准备上下文，这里面主要是创建了一个 TomcatEmbeddedContext 上下文进行属性的设置，并且设置了一个 TomcatStarter 用于调用上面传入的 initializers
prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
//创建 TomcatWebServer 进行初始化，然后启动tomcat
return getTomcatWebServer(tomcat);
}
selfInitialize()
返回的 ServletContextInitializer 的函数式接口
private org.springframework.boot.web.servlet.ServletContextInitializer getSelfInitializer() {
return this::selfInitialize;
}
这个函数会在 tomcat 启动时调用，用于将
private void selfInitialize(ServletContext servletContext) throws ServletException {
//准备web容器上下文
prepareWebApplicationContext(servletContext);
//注册生命周期的范围
registerApplicationScope(servletContext);
//将上下文容器以及上下文的配置注入到单例池中
WebApplicationContextUtils.registerEnvironmentBeans(getBeanFactory(), servletContext);
// 获取到容器中的 ServletContextInitializer进行执行
for (ServletContextInitializer beans : getServletContextInitializerBeans()) {
beans.onStartup(servletContext);
}
}
下面代码就是获取到 ServletContextInitializer 的大致流程；
// ServletContextInitializerBeans 实现了 Collection 集合,实现了 iterator() 方法，所以这里遍历的时候，实际使用的是 内部的 this.sortedList 属性 protected CollectiongetServletContextInitializerBeans() { return new ServletContextInitializerBeans(getBeanFactory()); }
public ServletContextInitializerBeans(ListableBeanFactory beanFactory,
Class... initializerTypes) {
this.initializers = new LinkedMultiValueMap<>();
//是否有传入的初始化类型，如果没有创建一个 单例的list，其中类型为 ServletContextInitializer
this.initializerTypes = (initializerTypes.length != 0) ? Arrays.asList(initializerTypes)
: Collections.singletonList(ServletContextInitializer.class);
addServletContextInitializerBeans(beanFactory);
//用于添加适配器，用于是适配 ServletRegistrationBean、FilterRegistrationBean
addAdaptableBeans(beanFactory);
List sortedInitializers = this.initializers.values().stream()
.flatMap((value) -> value.stream().sorted(AnnotationAwareOrderComparator.INSTANCE))
.collect(Collectors.toList());
//进行排序后的list
this.sortedList = Collections.unmodifiableList(sortedInitializers);
//打印日志
logMappings(this.initializers);
}
其中 ServletRegistrationBean 可以看到在 springboot自动装配时，就以及将其注入到容器中包括创建好了 DispatcherServlet 对象
onStartup()这个方法是 ServletContextInitializer 的实现进行调用，这里着重看 Servlet 的挂载
1.4 RegistrationBean下面是 RegistrationBean 体系的依赖实现
1.4.1 DispatcherServletRegistrationBean由于是 springboot 自动装配创建的对象，所以其中的属性都会赋值上对应的值
public final void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException {
//获取到描述符，由子类进行实现
String description = getDescription();
if (!isEnabled()) {
logger.info(StringUtils.capitalize(description) + " was not registered (disabled)");
return;
}
//进行注册，注册方法通过子类实现
register(description, servletContext);
}
register
protected final void register(String description, ServletContext servletContext) {
//添加 servlet
D registration = addRegistration(description, servletContext);
if (registration == null) {
logger.info(StringUtils.capitalize(description) + " was not registered (possibly already registered?)");
return;
}
//对其路径进行配置
configure(registration);
}
addRegistration
将对应的名称注入到 servlet 中
protected ServletRegistration.Dynamic addRegistration(String description, ServletContext servletContext) {
//获取到servlet的名称
String name = getServletName();
//通过名称进行注册 servlet
return servletContext.addServlet(name, this.servlet);
}
configure
将url进行添加到 servlet 中，DispatcherServletRegistrationBean 中
//先调用父类设置是否支持异步，设置初始化参数
super.configure(registration);
//获取到url进行设置
String[] urlMapping = StringUtils.toStringArray(this.urlMappings);
//如果为空，需要设置默认映射路径 /
if (urlMapping.length == 0 && this.alwaysMapUrl) {
urlMapping = DEFAULT_MAPPINGS;
}
//添加映射路径
if (!ObjectUtils.isEmpty(urlMapping)) {
registration.addMapping(urlMapping);
}
registration.setLoadOnStartup(this.loadOnStartup);
//设置多配置项
if (this.multipartConfig != null) {
registration.setMultipartConfig(this.multipartConfig);
}
1.4.2 FilterRegistrationBean
过滤器注册Bean，可以通过当前类动态的向 tomcat 中添加 Filter ；可以看到上面的依赖图，FilterRegistrationBean 跟 DispatcherServletRegistrationBean 都继承至 DynamicRegistrationBean 的对象，入口都是从 onStartUp() 然后调用覆写的 register() 方法
registerprotected final void register(String description, ServletContext servletContext) {
//添加 servlet
D registration = addRegistration(description, servletContext);
if (registration == null) {
logger.info(StringUtils.capitalize(description) + " was not registered (possibly already registered?)");
return;
}
//对其路径进行配置
configure(registration);
}
addRegistration
protected Dynamic addRegistration(String description, ServletContext servletContext) {
//获取到 Filter对象，根据名称添加到上下文中
Filter filter = getFilter();
return servletContext.addFilter(getOrDeduceName(filter), filter);
}
configure
其中 Filter 会根据设置的 DispatcherType 进行选择执行，根据 Servlet 的类型进行判断，所以一个 Filter 可能会多次执行，所以 spring中所有的 FIlter 都继承了 OncePerRequestFilter 这样让 Filter 只会执行一次
protected void configure(FilterRegistration.Dynamic registration) {
//调用父类设置当前 Filter 是否支持异步操作
super.configure(registration);
EnumSet dispatcherTypes = this.dispatcherTypes;
if (dispatcherTypes == null) {
//如果为空，就根据 Filter 的类型进行判断当前的 Dispatcher 的类型，如果实现了 OncePerRequestFilter，无论是什么类型的Servlet， Filter 都只会执行一次
T filter = getFilter();
if (ClassUtils.isPresent("org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter",
filter.getClass().getClassLoader()) && filter instanceof OncePerRequestFilter) {
dispatcherTypes = EnumSet.allOf(DispatcherType.class);
}
else {
dispatcherTypes = EnumSet.of(DispatcherType.REQUEST);
}
}
Set servletNames = new LinkedHashSet<>();
//根据注入的 ServletRegistrationBean 获取到Sevlet 的名称
for (ServletRegistrationBean servletRegistrationBean : this.servletRegistrationBeans) {
servletNames.add(servletRegistrationBean.getServletName());
}
servletNames.addAll(this.servletNames);
//下面就根据 Filter 设置的拦截路径根据对应的 Filter 进行映射，设置了拦截路径之后就可以根据对应的请求执行拦截
if (servletNames.isEmpty() && this.urlPatterns.isEmpty()) {
//拦截路径为空，设置默认的拦截路径 /* 所有路径都会拦截
registration.addMappingForUrlPatterns(dispatcherTypes, this.matchAfter, DEFAULT_URL_MAPPINGS);
}
else {
if (!servletNames.isEmpty()) {
registration.addMappingForServletNames(dispatcherTypes, this.matchAfter,
StringUtils.toStringArray(servletNames));
}
if (!this.urlPatterns.isEmpty()) {
registration.addMappingForUrlPatterns(dispatcherTypes, this.matchAfter,
StringUtils.toStringArray(this.urlPatterns));
}
}
}
1.4 tomcat回调Initiallizers
下面的源码会比较绕，因为 tomcat 包中，大部分的类都实现了 LifecycBase 这个类，所以调用对应的 start() 方法都会先调父类，然后在调子类的覆写的**startInternal()**方法，下面是调用的方法栈
通过上面的源码可以发现在 TomcatServletWebServerFactory 中调用 getWebServer() 方法，创建了一个 Tomcat 实例对象，其中 tomcat.getHost() 会创建一个 StandardHost 对象存入到 Tomcat 对象的引擎当中
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
if (this.disableMBeanRegistry) {
Registry.disableRegistry();
}
//创建一个 tomcat 实例
Tomcat tomcat = new Tomcat();
File baseDir = (this.baseDirectory != null) ? this.baseDirectory : createTempDir("tomcat");
//设置tomcat的基本路径
tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
//设置连接器，并且指定类型为默认的 http1.1
Connector connector = new Connector(this.protocol);
//是否抛出异常
connector.setThrowOnFailure(true);
//添加服务
tomcat.getService().addConnector(connector);
customizeConnector(connector);
tomcat.setConnector(connector);
tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
//配置引擎
configureEngine(tomcat.getEngine());
for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
}
//准备上下文，这里面主要是创建了一个 TomcatEmbeddedContext 上下文进行属性的设置，并且设置了一个 TomcatStarter 用于调用上面传入的 initializers
prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
//创建 TomcatWebServer 进行初始化，然后启动tomcat
return getTomcatWebServer(tomcat);
}
这一串逻辑最后添加就是 tomcat --> engine ----> host ----> TomcatEmbeddedContext —> TomcatStarter —> ServletContextInitializer
protected void prepareContext(Host host, ServletContextInitializer[] initializers) {
File documentRoot = getValidDocumentRoot();
TomcatEmbeddedContext context = new TomcatEmbeddedContext();
//........省略部分方法
ServletContextInitializer[] initializersToUse = mergeInitializers(initializers);
//将 TomcatEmbeddedContext 存入到 host的子节点中
host.addChild(context);
configureContext(context, initializersToUse);
postProcessContext(context);
}
//在这个方法里面对上面创建的 TomcatEmbeddedContext 进行配置
protected void configureContext(Context context, ServletContextInitializer[] initializers) {
TomcatStarter starter = new TomcatStarter(initializers);
if (context instanceof TomcatEmbeddedContext) {
TomcatEmbeddedContext embeddedContext = (TomcatEmbeddedContext) context;
//给当前上下文设置 start
embeddedContext.setStarter(starter);
embeddedContext.setFailCtxIfServletStartFails(true);
}
//......省略部分内容
}
下面没有 Tomcat 的源码所以直接截图了，下面方法，重点在 addChild() 添加子节点方法中
下面的代码就是在创建 TomcatWebServer 直接初始化，调用 tomcat.start() 的方法
protected TomcatWebServer getTomcatWebServer(Tomcat tomcat) {
return new TomcatWebServer(tomcat, getPort() >= 0, getShutdown());
}
//调用初始化方法
public TomcatWebServer(Tomcat tomcat, boolean autoStart, Shutdown shutdown) {
......
initialize();
}
private void initialize() throws WebServerException {
logger.info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false));
synchronized (this.monitor) {
try {
addInstanceIdToEngineName();
//获取到上下文信息，给上下文添加一个生命周期的监听器
Context context = findContext();
context.addLifecycleListener((event) -> {
if (context.equals(event.getSource()) && Lifecycle.START_EVENT.equals(event.getType())) {
removeServiceConnectors();
}
});
//启动tomcat服务然后调用 initialization
this.tomcat.start();
rethrowDeferredStartupExceptions();
try {
ContextBindings.bindClassLoader(context, context.getNamingToken(), getClass().getClassLoader());
}
catch (NamingException ex) {
}
//启动守护线程，等待tomcat的启动完成
startDaemonAwaitThread();
}
catch (Exception ex) {
stopSilently();
destroySilently();
throw new WebServerException("Unable to start embedded Tomcat", ex);
}
}
}
下面就是全截图
会创建一个 StandardSerivce 存入到 server中
server.start() 调用的是父类 LifecycleBase 的方法
调用到了 StandardServer 的 startInternal() 方法，其中调用了上面创建的 StandardService 的 start() 方法，由于 StandardServer 和 StandardService 两个对象都实现了 LifecycleBase 对象，所以调用的 start() 方法都是父类的，然后父类又调用 startInternal() 方法，最终调用到 StandardService 的 startInternal() 方法
上面流程就是：server —> base.start ----> server.startInernal—> service.start —> base.start ----> service.startInernal
下面的代码就是 StandardService.startInternal() 的方法，可以看到实际上调用了 Engine 的 start() 而 Engine 的 start() 方法还是调用了父类 LifecycleBase 的，然后通过父类调用子类实现的 startInternal()
下面就是 StandardEngine 的调用，调用到 ContainerBase 的方法
下面的代码会调用到 StandardContext 的 startInteral() 方法中，在最下面的代码中就回去到了所有的 initializers 前面的代码看到是通过 TomcatStarter 去实现了 ServletContainerInitializer 接口，所以这里就可以调用到springboot添加的回调函数
2. 总结 通过上面的源码分析可以知道Springboot通过 AnnotationConfigServletWebServerApplication 去覆写了 spring AbstractApplicationContext 中的 onRefresh() 方法用于创建 WebServer 对象进行内置的 tomcat 启动，并且通过 springboot 自动装配将实现了 ServletContextInitializerBeans 接口的类型在 tomcat 启动之后进行回调，而 DispatcherServletRegistrationBean 实现了 ServletContextInitializerBeans 接口将 Servlet 挂载到了 tomcat当中
