SpringBoot 内置 Tomcat 启动过程及原理

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介绍

SpringBoot是一个快速构建Java应用程序的框架，它通过内置Tomcat等容器，提供了一种简单的方式来启动和运行Java Web应用程序。本文将介绍SpringBoot内置Tomcat的启动过程及原理。

SpringBoot内置Tomcat

SpringBoot通过使用嵌入式Servlet容器，使得我们不需要部署war包到外部容器中，而是将应用程序作为一个可执行的Jar包直接运行。内置Tomcat是SpringBoot中最常用的嵌入式Servlet容器之一，其它的嵌入式Servlet容器还包括Jetty、Undertow等。

Tomcat的启动过程

Tomcat启动的过程分为三个阶段：初始化阶段、配置阶段和启动阶段。

• 初始化阶段

在初始化阶段，Tomcat会创建和初始化容器。容器包括了一个Server对象和一组Service对象。Server对象是整个Tomcat的根对象，它代表了Tomcat服务器的本身。Service对象表示了Tomcat的服务，包括了Connector和Engine等。

• 配置阶段

在配置阶段，Tomcat会读取server.xml文件，并创建相应的对象。server.xml文件是Tomcat的主配置文件，包含了所有的配置信息，包括端口、协议、日志、虚拟主机等。

• 启动阶段

在启动阶段，Tomcat会根据配置文件中的信息，启动Connector和Engine，并为每个Connector创建一个Acceptor线程和多个Worker线程。Acceptor线程用于接收客户端请求，Worker线程用于处理客户端请求。

SpringBoot内置Tomcat的启动过程

SpringBoot内置Tomcat的启动过程和Tomcat的启动过程类似，也分为三个阶段：初始化阶段、配置阶段和启动阶段。

• 初始化阶段

在SpringBoot启动时，它会首先创建SpringApplication对象，并调用其run()方法。run()方法中会创建一个
ConfigurableApplicationContext对象，并加载配置文件和Spring Bean。

• 配置阶段

在配置阶段，SpringBoot会读取配置文件，并根据配置文件中的信息，创建和配置Tomcat容器。SpringBoot中使用的Tomcat容器是
TomcatEmbeddedServletContainerFactory类的实例。
TomcatEmbeddedServletContainerFactory类继承了
EmbeddedServletContainerFactory类，并提供了一些特定于Tomcat的配置。

• 启动阶段

在启动阶段，SpringBoot会根据
TomcatEmbeddedServletContainerFactory的配置信息，创建和启动Tomcat容器，并为每个Connector创建一个Acceptor线程和多个Worker线程。

Tomcat的工作原理

Tomcat容器的工作原理是基于Java Servlet规范的。当Tomcat接收到一个客户端请求时，它会先经过Connector，当Tomcat接收到一个客户端请求时，它会先经过Connector，Connector会负责将请求封装成一个Request对象，并将其传递给Engine。Engine根据Request对象中的信息，将请求交给对应的Host对象处理。Host对象会根据Request对象中的信息，将请求交给对应的Context对象处理。

Context对象是Tomcat中最重要的对象之一，它代表了一个Web应用程序。当Context接收到请求后，会根据请求的URL路径找到对应的Servlet，并将请求交给该Servlet处理。Servlet会根据请求的信息，生成一个Response对象，并将其返回给Context。

Context会将Response对象交给Connector，Connector会将Response对象发送给客户端。

以下是一段使用SpringBoot内置Tomcat的代码示例：

@SpringBootApplication public class DemoApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(DemoApplication.class, args); } @Bean public TomcatServletWebServerFactory tomcatFactory() { return new TomcatServletWebServerFactory() { @Override protected void postProcessContext(Context context) { SecurityConstraint securityConstraint = new SecurityConstraint(); securityConstraint.setUserConstraint("CONFIDENTIAL"); SecurityCollection collection = new SecurityCollection(); collection.addPattern("/*"); securityConstraint.addCollection(collection); context.addConstraint(securityConstraint); } }; } @Bean public ServletWebServerFactory servletContainer() { return new TomcatServletWebServerFactory(); } }

当Tomcat接收到一个客户端请求时，它会先经过Connector，Connector会根据请求的协议类型（HTTP、HTTPS等）和端口号，将请求交给对应的Service对象处理。

Service对象中包含了多个Engine对象，每个Engine对象代表一个虚拟主机。当Service接收到一个请求时，它会将请求交给对应的Engine处理。

每个Engine对象又包含了多个Host对象，每个Host对象代表一个虚拟主机中的一个网站。当Engine接收到一个请求时，它会将请求交给对应的Host处理。

最终，每个Host对象会将请求交给一个或多个Context对象处理。Context对象代表一个Web应用程序，当它接收到一个请求时，会将请求交给对应的Servlet处理。

Servlet是基于Java Servlet规范实现的，它是Web应用程序中的核心组件。当Servlet接收到一个请求时，它会根据请求的URL和参数，调用相应的方法，并生成相应的响应内容。

在SpringBoot中，我们可以通过编写控制器类和路由方法来实现Servlet的功能。控制器类通过注解标记，将路由方法映射到请求的URL和参数。SpringBoot还提供了一系列的自动配置类，使得我们可以快速构建出一个基于Servlet规范的Web应用程序。

以下是一个简单的SpringBoot应用程序的示例代码：

@SpringBootApplication public class MyApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(MyApplication.class, args); } @RestController public class MyController { @RequestMapping("/") public String index() { return "Hello, World!"; } } }

在上面的代码中，@SpringBootApplication注解标记了这是一个SpringBoot应用程序，并提供了一个入口方法main()。@RestController注解标记了这是一个控制器类，@RequestMapping注解映射了路由方法到根路径“/”。当我们启动这个应用程序时，访问http://localhost:8080/时，会返回一个字符串“Hello, World!”。

总结

SpringBoot内置Tomcat的启动过程类似于Tomcat的启动过程，它们都是基于Java Servlet规范实现的。SpringBoot提供了一些特定于Tomcat的配置类，使得我们可以方便地创建和配置Tomcat容器。在SpringBoot中，我们可以通过编写控制器类和路由方法来实现Servlet的功能，从而构建出一个基于Servlet规范的Web应用程序。