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tomcat源码Catalina

2024-07-31 11:03:31   220人阅读

Catalina的作用是初始化各个组件，并开始启动各个组件。
上文中介绍了Bootstrap是如何启动Catalina的，现在来看看Catalina的作用：
1，Catalina通过Digester类加载server.xml,实例化server.xml中各个组件，并为这些实例赋值（这个类是通过扩展SAX来完成的）。
2，调用server的start方法开启server组件，server会一级一级的将start传播下去，这样各个组件就从这里开启了。

3，初始化命名空间(tomcat会使用JNDI技术，比如在server.xml中配置了数据库连接池的话，就使用了JNDI)。最后还包装了System.out和System.err。

这里面的重点就是Digester解析server.xml的过程，先来看看start方法：

  public void start() {
    	//这里剔除了一些判断，日志，服务器钩子函数，等代码
    	......
        if (getServer() == null) {
            load();
        }
   		......
        getServer().start();

        if (await) {
            await();
            stop();
        }
    }

根据第一个if语句可以知道server是通过load方法实例化的。load方法执行后，启动服务器，逻辑很简单。进入load方法：

  public void load() {

    	//这个方法的篇幅过长，我踢掉一些对流程不重要的代码
        Digester digester = createStartDigester();

        InputSource inputSource = null;
        InputStream inputStream = null;
        File file = null;
        try {
        	//获取sever.xml配置文件
            file = configFile();
            inputStream = new FileInputStream(file);
            inputSource = new InputSource(file.toURI().toURL().toString());
        } catch (Exception e) {
            if (log.isDebugEnabled()) {
                log.debug(sm.getString("catalina.configFail", file), e);
            }
        }

        //将sever.xml对应的流传给digester，由digester解析它。
        inputSource.setByteStream(inputStream);
        //这个方法很重要，它将自己也就是Catalina这个对象放到了digester对象里的一个栈里面，后面解析xml实例化server后
        //会从栈里拿出Catalina对象调用它的setServer方法来设置Catalina.server属性。server里的service属性也是通过这种形式
        //设置的。
        digester.push(this);
        digester.parse(inputSource);

        //server实例化后,将设置server.catalina属性，这里Catalina和Server是双向关联的。
        getServer().setCatalina(this);

        // 包装了System.out和System.err
        initStreams();

        getServer().init();

    }

如果想搞清楚出digester是如何加载server.xml并实例化各个组件的，你可能会进入 digester.parse(inputSource)方法,但这个方法
不能告诉你关键的内容。来看看digester是个什么类：
public class Digester extends DefaultHandler2
DefaultHandler2是SAX扩展包下面的，不懂SAX的一定要先去了解下SAX，不然看Catalina的源码很费劲。回过头来看看load()方法中的
第一行代码Digester digester = createStartDigester();进入createStartDigester方法：

   /**
     * Create and configure the Digester we will be using for startup.
     */
    protected Digester createStartDigester() {
        
        Digester digester = new Digester();

        digester.addObjectCreate("Server",
                                 "org.apache.catalina.core.StandardServer",
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server");
        digester.addSetNext("Server",
                            "setServer",
                            "org.apache.catalina.Server");

        digester.addObjectCreate("Server/GlobalNamingResources",
                                 "org.apache.catalina.deploy.NamingResources");
        digester.addSetProperties("Server/GlobalNamingResources");
        digester.addSetNext("Server/GlobalNamingResources",
                            "setGlobalNamingResources",
                            "org.apache.catalina.deploy.NamingResources");

        digester.addObjectCreate("Server/Listener",
                                 null, // MUST be specified in the element
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server/Listener");
        digester.addSetNext("Server/Listener",
                            "addLifecycleListener",
                            "org.apache.catalina.LifecycleListener");

        digester.addObjectCreate("Server/Service",
                                 "org.apache.catalina.core.StandardService",
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server/Service");
        digester.addSetNext("Server/Service",
                            "addService",
                            "org.apache.catalina.Service");

        digester.addObjectCreate("Server/Service/Listener",
                                 null, // MUST be specified in the element
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server/Service/Listener");
        digester.addSetNext("Server/Service/Listener",
                            "addLifecycleListener",
                            "org.apache.catalina.LifecycleListener");

        //Executor
        digester.addObjectCreate("Server/Service/Executor",
                         "org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor",
                         "className");
        digester.addSetProperties("Server/Service/Executor");

        digester.addSetNext("Server/Service/Executor",
                            "addExecutor",
                            "org.apache.catalina.Executor");

        digester.addRule("Server/Service/Connector",
                         new ConnectorCreateRule());
        digester.addRule("Server/Service/Connector",
                         new SetAllPropertiesRule(new String[]{"executor"}));
        digester.addSetNext("Server/Service/Connector",
                            "addConnector",
                            "org.apache.catalina.connector.Connector");

        digester.addObjectCreate("Server/Service/Connector/Listener",
                                 null, // MUST be specified in the element
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server/Service/Connector/Listener");
        digester.addSetNext("Server/Service/Connector/Listener",
                            "addLifecycleListener",
                            "org.apache.catalina.LifecycleListener");

        // Add RuleSets for nested elements
        digester.addRuleSet(new NamingRuleSet("Server/GlobalNamingResources/"));
        digester.addRuleSet(new EngineRuleSet("Server/Service/"));
        digester.addRuleSet(new HostRuleSet("Server/Service/Engine/"));
        digester.addRuleSet(new ContextRuleSet("Server/Service/Engine/Host/"));
        addClusterRuleSet(digester, "Server/Service/Engine/Host/Cluster/");
        digester.addRuleSet(new NamingRuleSet("Server/Service/Engine/Host/Context/"));

        // When the 'engine' is found, set the parentClassLoader.
        digester.addRule("Server/Service/Engine",
                         new SetParentClassLoaderRule(parentClassLoader));
        addClusterRuleSet(digester, "Server/Service/Engine/Cluster/");

        return (digester);

    }

仔细看着这些参数，xml文档的节点名称都有与之对应的类比如Server节点对象org.apache.catalina.core.StandardServer

digester实例化Server时是实例化了它的子类StanderServer。

进入addObjectCreate方法：

public void addObjectCreate(String pattern, String className,
                                String attributeName) {

        addRule(pattern,
                new ObjectCreateRule(className, attributeName));

    }

每调用一个add*方法都为pattern映射了一个Rule的子类，addSetProperties，addSetNext都为pattern映射了一个Rule的子类。
这个映射关系被存放在RulesBase.cache中：

public class RulesBase implements Rules {

    protected HashMap<String,List<Rule>> cache =
        new HashMap<String,List<Rule>>();
}

从这个数据结构可以知道每个节点的完整名称对应一个Rule的list集合。来看看Rule是如何定义的：
public abstract class Rule {
    public Digester getDigester() {
        return (this.digester);
    }
    public void begin(String namespace, String name, Attributes attributes)
        throws Exception {
        begin(attributes);
    }
    public void end(String namespace, String name)
        throws Exception {
        end();
    }
}

begin和end是它的核心方法（有的子类可能没有其中的某个方法，这里为了说明xml的解析流程所以说它们重要）。说到这里是想说明：digster事先为xml中的每个节点定义了多个规则。上面提到Degister继承自DefaultHandler2，并重写了它的startDocument()，startElement(),endDocument()endElement()等方法。Degister内部定义了一个XMLReader类型的成员变量reader，并将自己作为ContentHandler和DTDHandler 传给自己的成员变量reader。那么reader在解析xml的时候就会回调Digster继承自DefaultHandler2的startDocument()，startElement(),endDocument()，endElement()等回调方法。在回调方法中就会调用与当前节点对应的Rule类的回调方法。现在拿Server的初始化来举例：在上面提到的createStartDigester()方法中为Server添加了三个规则：
   digester.addObjectCreate("Server",
                                 "org.apache.catalina.core.StandardServer",
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server");
        digester.addSetNext("Server",
                            "setServer",
                            "org.apache.catalina.Server");

这三个方法内部会分别创建三个规则类，ObjectCreateRule，SetPropertiesRule，SetNextRule。这三个类的作用分别是创建指定类，将xml标签上的属性赋值给改类，将该类赋值给它的上级类。这三个类被创建后添加到了一个以“Server”为键的map中前面提到的RulesBase.cache。在reader类解析xml到<Server>标签的开始节点时会调用startElement()方法，并将当前节点的节点名和属性值等一系列值传给改方法。方法内部则通过节点全名称获取对应的规则类Rule对象的list结合，并挨个调用rule对象的begin方法。以server对应的ObjectCreateRule规则为例：
    public void begin(String namespace, String name, Attributes attributes)
            throws Exception {
        Class<?> clazz = digester.getClassLoader().loadClass(realClassName);
        Object instance = clazz.newInstance();
        digester.push(instance);
    }

创建了与server对应的实例（实例名是org.apache.catalina.core.StandardServer或是属性classname对象的值）并放在了digest的一个名为stack属性的栈顶。前面的load方法中digester将当前类对象也就是Catalina对象push到了stack里面，这时候Catalina应该在stack的底端，因为之前stack里没有数据。server标签是server.xml的第一个标签，这时候解析到它的开始标签并调用了与它对象的ObjectCreateRule规则的begin方法初始化了server对象并后push到了stack里面，那么此时stack有两个元素，Catalina在栈底，server在栈顶。ObjectCreateRule的start方法结束后会继续调用SetPropertiesRule的start方法，这个类是将标签的属性值赋值给上面创建的对象，它的begin方法的第一步就是从stack获取对象，然后将标签上的属性值赋值给该对象比如<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">中的port和shutdown属性。最后是SetNextRule类，这个类只有一个end方法是在遇到</Server>的结束标签时调用的。下面是该方法的源码：
    @Override
    public void end(String namespace, String name) throws Exception {

        Object child = digester.peek(0);
        Object parent = digester.peek(1);
        if (digester.log.isDebugEnabled()) {
            if (parent == null) {
                digester.log.debug("[SetNextRule]{" + digester.match +
                        "} Call [NULL PARENT]." +
                        methodName + "(" + child + ")");
            } else {
                digester.log.debug("[SetNextRule]{" + digester.match +
                        "} Call " + parent.getClass().getName() + "." +
                        methodName + "(" + child + ")");
            }
        }

        IntrospectionUtils.callMethod1(parent, methodName,
                child, paramType, digester.getClassLoader());
                
    }
在调用这个方法前，degister的成员变量stack已经push和pop好几个对象了，每次标签开始解析时创建对象push到stack里面，标签结束后从stack里pop出来。因为<Server>标签是顶层标签，所以server对象最先被创建并push到stack里面（Catalina一直在栈底），最后被pop出来，所以结束标签</server>解析时和开始一样，stack依然还是两个元素，server在栈顶，Catalina在栈底。 Object child = digester.peek(0);Object parent = digester.peek(1);分别取出了栈顶和栈底的元素。server.xml的解析不是很好叙述，它的关系有点复杂。要记住一点server.xml的每一级标签对应一个tomcat组件,被外层标签包裹的标签是外层标签的一个属性比如serveice是server的一个属性。xml在被解析时会根据当前的事件（开始，或结束）来调用对应节点的解析规则，创建对象，并通过栈来完成对象之间的关联关系。


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