我是靠谱客的博主 隐形白猫,最近开发中收集的这篇文章主要介绍Tomcat的使用总结(二),觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

Tomcat的使用总结(二)

Pipeline和Valve

Valve

Valve作为一个个基础的阀门,扮演着业务实际执行者的角色。我们看看Valve这个接口有哪些方法。

public interface Valve {
    // 获取下一个阀门
    public Valve getNext();
    // 设置下一个阀门
    public void setNext(Valve valve);
    // 后台执行逻辑,主要在类加载上下文中使用到
    public void backgroundProcess();
    // 执行业务逻辑
    public void invoke(Request request, Response response)
        throws IOException, ServletException;
    // 是否异步执行
    public boolean isAsyncSupported();
}

 

Contained

ValveBasePipeline及其他相关组件都实现了Contained接口,我们看看这个接口有哪些方法。很简单,就是get/set容器操作。

public interface Contained {

    /**
     * Get the {@link Container} with which this instance is associated.
     *
     * @return The Container with which this instance is associated or
     *         <code>null</code> if not associated with a Container
     */
    Container getContainer();


    /**
     * Set the <code>Container</code> with which this instance is associated.
     *
     * @param container The Container instance with which this instance is to
     *  be associated, or <code>null</code> to disassociate this instance
     *  from any Container
     */
    void setContainer(Container container);
}

 

ValveBase

从Valve的类层次结构,我们发现几乎所有Valve都继承了ValveBase这个抽象类,所以这儿我们需要分析一下它。

 

Valve类层次结构

public abstract class ValveBase extends LifecycleMBeanBase implements Contained, Valve {
    // 国际化管理器,可以支持多国语言
    protected static final StringManager sm = StringManager.getManager(ValveBase.class);

    //------------------------------------------------------ Instance Variables

    // 无参构造方法,默认不支持异步
    public ValveBase() {
        this(false);
    }
    // 有参构造方法,可传入异步支持标记
    public ValveBase(boolean asyncSupported) {
        this.asyncSupported = asyncSupported;
    }


    //------------------------------------------------------ Instance Variables

    // 异步标记
    protected boolean asyncSupported;
    // 所属容器
    protected Container container = null;
    // 容器日志组件对象
    protected Log containerLog = null;
    // 下一个阀门
    protected Valve next = null;


    //-------------------------------------------------------------- Properties

    // 获取所属容器
    @Override
    public Container getContainer() {
        return container;
    }
    // 设置所属容器
    @Override
    public void setContainer(Container container) {
        this.container = container;
    }
    // 是否异步执行
    @Override
    public boolean isAsyncSupported() {
        return asyncSupported;
    }
    // 设置是否异步执行
    public void setAsyncSupported(boolean asyncSupported) {
        this.asyncSupported = asyncSupported;
    }
    // 获取下一个待执行的阀门
    @Override
    public Valve getNext() {
        return next;
    }
    // 设置下一个待执行的阀门
    @Override
    public void setNext(Valve valve) {
        this.next = valve;
    }


    //---------------------------------------------------------- Public Methods

    // 后台执行,子类实现
    @Override
    public void backgroundProcess() {
        // NOOP by default
    }
    // 初始化逻辑
    @Override
    protected void initInternal() throws LifecycleException {
        super.initInternal();
        // 设置容器日志组件对象到当前阀门的containerLog属性
        containerLog = getContainer().getLogger();
    }
    // 启动逻辑
    @Override
    protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
        setState(LifecycleState.STARTING);
    }
    // 停止逻辑
    @Override
    protected synchronized void stopInternal() throws LifecycleException {
        setState(LifecycleState.STOPPING);
    }
    // 重写toString,格式为[${containerName}]
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(this.getClass().getName());
        sb.append('[');
        if (container == null) {
            sb.append("Container is null");
        } else {
            sb.append(container.getName());
        }
        sb.append(']');
        return sb.toString();
    }


    // -------------------- JMX and Registration  --------------------

    // 设置获取MBean对象的keyProperties,格式如:a=b,c=d,e=f...
    @Override
    public String getObjectNameKeyProperties() {
        StringBuilder name = new StringBuilder("type=Valve");

        Container container = getContainer();

        name.append(container.getMBeanKeyProperties());

        int seq = 0;

        // Pipeline may not be present in unit testing
        Pipeline p = container.getPipeline();
        if (p != null) {
            for (Valve valve : p.getValves()) {
                // Skip null valves
                if (valve == null) {
                    continue;
                }
                // Only compare valves in pipeline until we find this valve
                if (valve == this) {
                    break;
                }
                if (valve.getClass() == this.getClass()) {
                    // Duplicate valve earlier in pipeline
                    // increment sequence number
                    seq ++;
                }
            }
        }

        if (seq > 0) {
            name.append(",seq=");
            name.append(seq);
        }

        String className = this.getClass().getName();
        int period = className.lastIndexOf('.');
        if (period >= 0) {
            className = className.substring(period + 1);
        }
        name.append(",name=");
        name.append(className);

        return name.toString();
    }
    // 获取所属域,从container获取
    @Override
    public String getDomainInternal() {
        Container c = getContainer();
        if (c == null) {
            return null;
        } else {
            return c.getDomain();
        }
    }
}

 

Pipeline

Pipeline作为一个管道,我们可以简单认为是一个Valve的集合,内部会对这个集合进行遍历,调用每个元素的业务逻辑方法invoke()

是不是这样呢?我们还是分析一下源码,先看看接口定义。

public interface Pipeline {
    // ------------------------------------------------------------- Properties

    // 获取基本阀门
    public Valve getBasic();
    // 设置基本阀门
    public void setBasic(Valve valve);

    // --------------------------------------------------------- Public Methods

    // 添加阀门
    public void addValve(Valve valve);
    // 获取阀门数组
    public Valve[] getValves();
    // 删除阀门
    public void removeValve(Valve valve);
    // 获取首个阀门
    public Valve getFirst();
    // 管道内所有阀门是否异步执行
    public boolean isAsyncSupported();
    // 获取管道所属的容器
    public Container getContainer();
    // 设置管道所属的容器
    public void setContainer(Container container);
    // 查找非异步执行的所有阀门,并放置到result参数中,所以result不允许为null
    public void findNonAsyncValves(Set<String> result);
}

 

StandardPipeline

接着我们分析一下Pipeline唯一的实现StandardPipeline。代码很长,但是都很简单。

public class StandardPipeline extends LifecycleBase
        implements Pipeline, Contained {

    private static final Log log = LogFactory.getLog(StandardPipeline.class);

    // ----------------------------------------------------------- Constructors

    // 构造一个没有所属容器的管道
    public StandardPipeline() {
        this(null);
    }

    // 构造一个有所属容器的管道
    public StandardPipeline(Container container) {
        super();
        setContainer(container);
    }

    // ----------------------------------------------------- Instance Variables

    /**
     * 基本阀门,最后执行的阀门
     */
    protected Valve basic = null;

    /**
     * 管道所属的容器
     */
    protected Container container = null;

    /**
     * 管道里面的首个执行的阀门
     */
    protected Valve first = null;

    // --------------------------------------------------------- Public Methods

    // 是否异步执行,如果一个阀门都没有,或者所有阀门都是异步执行的,才返回true
    @Override
    public boolean isAsyncSupported() {
        Valve valve = (first!=null)?first:basic;
        boolean supported = true;
        while (supported && valve!=null) {
            supported = supported & valve.isAsyncSupported();
            valve = valve.getNext();
        }
        return supported;
    }

    // 查找所有未异步执行的阀门
    @Override
    public void findNonAsyncValves(Set<String> result) {
        Valve valve = (first!=null) ? first : basic;
        while (valve != null) {
            if (!valve.isAsyncSupported()) {
                result.add(valve.getClass().getName());
            }
            valve = valve.getNext();
        }
    }

    // ------------------------------------------------------ Contained Methods

    // 获取所属容器
    @Override
    public Container getContainer() {
        return (this.container);
    }

    // 设置所属容器
    @Override
    public void setContainer(Container container) {
        this.container = container;
    }

    // 初始化逻辑,默认没有任何逻辑
    @Override
    protected void initInternal() {
        // NOOP
    }

    // 开始逻辑,调用所有阀门的start方法
    @Override
    protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
        // Start the Valves in our pipeline (including the basic), if any
        Valve current = first;
        if (current == null) {
            current = basic;
        }
        while (current != null) {
            if (current instanceof Lifecycle)
                ((Lifecycle) current).start();
            current = current.getNext();
        }

        setState(LifecycleState.STARTING);
    }

    // 停止逻辑,调用所有阀门的stop方法
    @Override
    protected synchronized void stopInternal() throws LifecycleException {
        setState(LifecycleState.STOPPING);

        // Stop the Valves in our pipeline (including the basic), if any
        Valve current = first;
        if (current == null) {
            current = basic;
        }
        while (current != null) {
            if (current instanceof Lifecycle)
                ((Lifecycle) current).stop();
            current = current.getNext();
        }
    }

    // 销毁逻辑,移掉所有阀门,调用removeValve方法
    @Override
    protected void destroyInternal() {
        Valve[] valves = getValves();
        for (Valve valve : valves) {
            removeValve(valve);
        }
    }

    /**
     * 重新toString方法
     */
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("Pipeline[");
        sb.append(container);
        sb.append(']');
        return sb.toString();
    }

    // ------------------------------------------------------- Pipeline Methods

    // 获取基础阀门
    @Override
    public Valve getBasic() {
        return (this.basic);
    }

    // 设置基础阀门
    @Override
    public void setBasic(Valve valve) {
        // Change components if necessary
        Valve oldBasic = this.basic;
        if (oldBasic == valve)
            return;

        // Stop the old component if necessary
        // 老的基础阀门会被调用stop方法且所属容器置为null
        if (oldBasic != null) {
            if (getState().isAvailable() && (oldBasic instanceof Lifecycle)) {
                try {
                    ((Lifecycle) oldBasic).stop();
                } catch (LifecycleException e) {
                    log.error("StandardPipeline.setBasic: stop", e);
                }
            }
            if (oldBasic instanceof Contained) {
                try {
                    ((Contained) oldBasic).setContainer(null);
                } catch (Throwable t) {
                    ExceptionUtils.handleThrowable(t);
                }
            }
        }

        // Start the new component if necessary
        // 新的阀门会设置所属容器,并调用start方法
        if (valve == null)
            return;
        if (valve instanceof Contained) {
            ((Contained) valve).setContainer(this.container);
        }
        if (getState().isAvailable() && valve instanceof Lifecycle) {
            try {
                ((Lifecycle) valve).start();
            } catch (LifecycleException e) {
                log.error("StandardPipeline.setBasic: start", e);
                return;
            }
        }

        // Update the pipeline
        // 替换pipeline中的基础阀门,就是讲基础阀门的前一个阀门的next指向当前阀门
        Valve current = first;
        while (current != null) {
            if (current.getNext() == oldBasic) {
                current.setNext(valve);
                break;
            }
            current = current.getNext();
        }

        this.basic = valve;
    }

    // 添加阀门
    @Override
    public void addValve(Valve valve) {
        // Validate that we can add this Valve
        // 设置所属容器
        if (valve instanceof Contained)
            ((Contained) valve).setContainer(this.container);

        // Start the new component if necessary
        // 调用阀门的start方法
        if (getState().isAvailable()) {
            if (valve instanceof Lifecycle) {
                try {
                    ((Lifecycle) valve).start();
                } catch (LifecycleException e) {
                    log.error("StandardPipeline.addValve: start: ", e);
                }
            }
        }

        // Add this Valve to the set associated with this Pipeline
        // 设置阀门,将阀门添加到基础阀门的前一个
        if (first == null) {
            first = valve;
            valve.setNext(basic);
        } else {
            Valve current = first;
            while (current != null) {
                if (current.getNext() == basic) {
                    current.setNext(valve);
                    valve.setNext(basic);
                    break;
                }
                current = current.getNext();
            }
        }

        container.fireContainerEvent(Container.ADD_VALVE_EVENT, valve);
    }

    // 获取阀门数组
    @Override
    public Valve[] getValves() {
        ArrayList<Valve> valveList = new ArrayList<>();
        Valve current = first;
        if (current == null) {
            current = basic;
        }
        while (current != null) {
            valveList.add(current);
            current = current.getNext();
        }

        return valveList.toArray(new Valve[0]);
    }

    // JMX方法,在此忽略
    public ObjectName[] getValveObjectNames() {
        ArrayList<ObjectName> valveList = new ArrayList<>();
        Valve current = first;
        if (current == null) {
            current = basic;
        }
        while (current != null) {
            if (current instanceof JmxEnabled) {
                valveList.add(((JmxEnabled) current).getObjectName());
            }
            current = current.getNext();
        }

        return valveList.toArray(new ObjectName[0]);
    }

    // 移除阀门
    @Override
    public void removeValve(Valve valve) {
        Valve current;
        if(first == valve) {
            // 如果待移出的阀门是首个阀门,则首个阀门的下一个阀门变成首个阀门
            first = first.getNext();
            current = null;
        } else {
            current = first;
        }
        // 遍历阀门集合,并进行移除
        while (current != null) {
            if (current.getNext() == valve) {
                current.setNext(valve.getNext());
                break;
            }
            current = current.getNext();
        }

        if (first == basic) first = null;

        // 设置阀门所属容器为null
        if (valve instanceof Contained)
            ((Contained) valve).setContainer(null);

        // 调用待移除阀门的stop方法和destroy方法,并触发移除阀门事件
        if (valve instanceof Lifecycle) {
            // Stop this valve if necessary
            if (getState().isAvailable()) {
                try {
                    ((Lifecycle) valve).stop();
                } catch (LifecycleException e) {
                    log.error("StandardPipeline.removeValve: stop: ", e);
                }
            }
            try {
                ((Lifecycle) valve).destroy();
            } catch (LifecycleException e) {
                log.error("StandardPipeline.removeValve: destroy: ", e);
            }
        }

        container.fireContainerEvent(Container.REMOVE_VALVE_EVENT, valve);
    }

    // 获取首个阀门,如果阀门列表为null,返回基础阀门
    @Override
    public Valve getFirst() {
        if (first != null) {
            return first;
        }
        return basic;
    }
}

总结

通过上面的代码分析,我们发现了几个关键的设计模式:

  1. 模板方法模式,父类定义框架,子类实现
  2. 责任链模式,就是这儿的管道/阀门的实现方式,每个阀门维护一个next属性指向下一个阀门

分析之初,我们还以为很复杂。分析之后,我们却发现,高级的东西并不一定复杂,反而简单易懂。或许这就是高级开发比中低级开发更理解软件开发的含义吧~

 

类加载机制

我们知道,Java默认的类加载机制是通过双亲委派模型来实现的。而Tomcat实现的方式又和双亲委派模型有所区别。原因在于一个Tomcat容器允许同时运行多个Web程序,每个Web程序依赖的类又必须是相互隔离的。因此,如果Tomcat使用双亲委派模式来加载类的话,将导致Web程序依赖的类变为共享的。

举个例子,假如我们有两个Web程序,一个依赖A库的1.0版本,另一个依赖A库的2.0版本,他们都使用了类xxx.xx.Clazz,其实现的逻辑因类库版本的不同而结构完全不同。那么这两个Web程序的其中一个必然因为加载的Clazz不是所使用的Clazz而出现问题!而这对于开发来说是非常致命的!

怎么解决呢?这将是这篇文章所要探讨的问题!

 

双亲委派模式

Java是一门面向对象的语言,而对象又必然依托于要运行,必须首先被加载到内存。我们可以简单地把类分为几类:

  1. Java自带的核心类
  2. Java支持的可扩展类
  3. 我们自己编写的类

如果所有的类都使用一个类加载器来加载,会出现什么问题呢?

假如我们自己编写一个类java.util.Object,它的实现可能有一定的危险性或者隐藏的bug。而我们知道Java自带的核心类里面也有java.util.Object,如果JVM启动的时候先行加载的是我们自己编写的java.util.Object,那么就有可能出现安全问题!

所以,Sun(后被Oracle收购)采用了另外一种方式来保证最基本的、也是最核心的功能不会被破坏。你猜的没错,那就是双亲委派模式

双亲委派模式对类加载器定义了层级,每个类加载器都有一个父类加载器。在一个类需要加载的时候,首先委派给父类加载器来加载,而父类加载器又委派给祖父类加载器来加载,以此类推。如果父类及上面的类加载器都加载不了,那么由当前类加载器来加载,并将被加载的类缓存起来。

我们画一个图来辅助我们理解!

 

                               类加载模型

  1. Java自带的核心类 -- 由启动类加载器加载
  2. Java支持的可扩展类 -- 由扩展类加载器加载
  3. 我们自己编写的类 -- 默认由应用程序类加载器或其子类加载

双亲委派模型解决了类错乱加载的问题,也设计得非常精妙。但它也不是万能的,在有些场景也会遇到它解决不了的问题。哪些场景呢?我们举一个例子来看看。

在Java核心类里面有SPI(Service Provider Interface),它由Sun编写规范,第三方来负责实现。SPI需要用到第三方实现类。如果使用双亲委派模型,那么第三方实现类也需要放在Java核心类里面才可以,不然的话第三方实现类将不能被加载使用。但是这显然是不合理的!怎么办呢?ContextClassLoader(上下文类加载器)就来解围了。

java.lang.Thread里面有两个方法,get/set上下文类加载器

  1. public void setContextClassLoader(ClassLoader cl)
  2. public ClassLoader getContextClassLoader()

我们可以通过在SPI类里面调用getContextClassLoader来获取第三方实现类的类加载器。由第三方实现类通过调用setContextClassLoader来传入自己实现的类加载器。这样就变相地解决了双亲委派模式遇到的问题。但是很显然,这种机制破坏了双亲委派模式

 

Tomcat类加载机制

既然Tomcat的类加载机器不同于双亲委派模式,那么它又是一种怎样的模式呢?官网链接-ClassLoading有对此进行描述。

另外,我们还是先来看看Tomcat整体的类加载图是怎样的吧~

 

                    Tomcat类加载图

我们在这张图中看到很多类加载器,除了Jdk自带的类加载器,我们尤其关心Tomcat自身持有的类加载器。仔细一点我们很容易发现:Catalina类加载器和Shared类加载器,他们并不是父子关系,而是兄弟关系。为啥这样设计,我们得分析一下每个类加载器的用途,才能知晓。

我们在这张图中看到很多类加载器,除了Jdk自带的类加载器,我们尤其关心Tomcat自身持有的类加载器。仔细一点我们很容易发现:Catalina类加载器和Shared类加载器,他们并不是父子关系,而是兄弟关系。为啥这样设计,我们得分析一下每个类加载器的用途,才能知晓。

  1. Common类加载器,负责加载Tomcat和Web应用都复用的类
  2. Catalina类加载器,负责加载Tomcat专用的类,而这些被加载的类在Web应用中将不可见
  3. Shared类加载器,负责加载Tomcat下所有的Web应用程序都复用的类,而这些被加载的类在Tomcat中将不可见
  4. WebApp类加载器,负责加载具体的某个Web应用程序所使用到的类,而这些被加载的类在Tomcat和其他的Web应用程序都将不可见
  5. Jsp类加载器,每个jsp页面一个类加载器,不同的jsp页面有不同的类加载器,方便实现jsp页面的热插拔

 

CATALINA_HOME和CATALINA_BASE

在tomcat官网上有对他们进行描述,官网链接-CATALINA_HOME and CATALINA_BASE

 

                                 

                                                                                         官网说明

简单地说,CATALINA_HOME指的是安装目录,CATALINA_BASE指的是工作目录。在一台物理机上面,可以只有一个安装目录,但是允许有多个工作目录。

 

File的路径方法

java.io.File有3个方法可以获取路径,为了避免在阅读Tomcat源码的时候出现理解问题,这儿写出demo来说明其含义。

  1. getPath()
  2. getAbsolutePath()
  3. getCanonicalPath()
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(System.getProperty("user.dir"));

        System.out.println("-----默认相对路径:取得路径不同------");
        File file1 = new File("../src/test1.txt");
        System.out.println(file1.getPath());
        System.out.println(file1.getAbsolutePath());
        System.out.println(file1.getCanonicalPath());

        System.out.println("-----默认相对路径:取得路径不同------");
        File file = new File("./test1.txt");
        System.out.println(file.getPath());
        System.out.println(file.getAbsolutePath());
        System.out.println(file.getCanonicalPath());

        System.out.println("-----默认绝对路径:取得路径相同------");
        File file2 = new File("/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/test1.txt");
        System.out.println(file2.getPath());
        System.out.println(file2.getAbsolutePath());
        System.out.println(file2.getCanonicalPath());
    }
}

输出结果如下:

-----默认相对路径:取得路径不同------
../src/test1.txt
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/../src/test1.txt
/Users/pro/ws/learn/src/test1.txt
-----默认相对路径:取得路径不同------
./test1.txt
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/./test1.txt
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/test1.txt
-----默认绝对路径:取得路径相同------
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/test1.txt
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/test1.txt
/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/test1.txt

 

源码阅读

Tomcat启动的入口在Bootstrap的main()方法main()方法执行前,必然先执行其static{}块。所以我们首先分析static{}块,然后分析main()方法

Bootstrap.static{}

static {
    // 获取用户目录
    // Will always be non-null
    String userDir = System.getProperty("user.dir");

    // 第一步,从环境变量中获取catalina.home,在没有获取到的时候将执行后面的获取操作
    // Home first
    String home = System.getProperty(Globals.CATALINA_HOME_PROP);
    File homeFile = null;

    if (home != null) {
        File f = new File(home);
        try {
            homeFile = f.getCanonicalFile();
        } catch (IOException ioe) {
            homeFile = f.getAbsoluteFile();
        }
    }

    // 第二步,在第一步没获取的时候,从bootstrap.jar所在目录的上一级目录获取
    if (homeFile == null) {
        // First fall-back. See if current directory is a bin directory
        // in a normal Tomcat install
        File bootstrapJar = new File(userDir, "bootstrap.jar");

        if (bootstrapJar.exists()) {
            File f = new File(userDir, "..");
            try {
                homeFile = f.getCanonicalFile();
            } catch (IOException ioe) {
                homeFile = f.getAbsoluteFile();
            }
        }
    }

    // 第三步,第二步中的bootstrap.jar可能不存在,这时我们直接把user.dir作为我们的home目录
    if (homeFile == null) {
        // Second fall-back. Use current directory
        File f = new File(userDir);
        try {
            homeFile = f.getCanonicalFile();
        } catch (IOException ioe) {
            homeFile = f.getAbsoluteFile();
        }
    }

    // 重新设置catalinaHome属性
    catalinaHomeFile = homeFile;
    System.setProperty(
            Globals.CATALINA_HOME_PROP, catalinaHomeFile.getPath());

    // 接下来获取CATALINA_BASE(从系统变量中获取),若不存在,则将CATALINA_BASE保持和CATALINA_HOME相同
    // Then base
    String base = System.getProperty(Globals.CATALINA_BASE_PROP);
    if (base == null) {
        catalinaBaseFile = catalinaHomeFile;
    } else {
        File baseFile = new File(base);
        try {
            baseFile = baseFile.getCanonicalFile();
        } catch (IOException ioe) {
            baseFile = baseFile.getAbsoluteFile();
        }
        catalinaBaseFile = baseFile;
    }
   // 重新设置catalinaBase属性
    System.setProperty(
            Globals.CATALINA_BASE_PROP, catalinaBaseFile.getPath());
}

我们把代码中的注释搬下来总结一下:

  1. 获取用户目录
  2. 第一步,从环境变量中获取catalina.home,在没有获取到的时候将执行后面的获取操作
  3. 第二步,在第一步没获取的时候,从bootstrap.jar所在目录的上一级目录获取
  4. 第三步,第二步中的bootstrap.jar可能不存在,这时我们直接把user.dir作为我们的home目录
  5. 重新设置catalinaHome属性
  6. 接下来获取CATALINA_BASE(从系统变量中获取),若不存在,则将CATALINA_BASE保持和CATALINA_HOME相同
  7. 重新设置catalinaBase属性

简单总结一下,就是加载并设置catalinaHome和catalinaBase相关的信息,以备后续使用。

 

main()

main方法大体分成两块,一块为init,另一块为load+start。

public static void main(String args[]) {
    // 第一块,main方法第一次执行的时候,daemon肯定为null,所以直接new了一个Bootstrap对象,然后执行其init()方法
    if (daemon == null) {
        // Don't set daemon until init() has completed
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        try {
            bootstrap.init();
        } catch (Throwable t) {
            handleThrowable(t);
            t.printStackTrace();
            return;
        }
        // daemon守护对象设置为bootstrap
        daemon = bootstrap;
    } else {
        // When running as a service the call to stop will be on a new
        // thread so make sure the correct class loader is used to prevent
        // a range of class not found exceptions.
        Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
    }

    // 第二块,执行守护对象的load方法和start方法
    try {
        String command = "start";
        if (args.length > 0) {
            command = args[args.length - 1];
        }

        if (command.equals("startd")) {
            args[args.length - 1] = "start";
            daemon.load(args);
            daemon.start();
        } else if (command.equals("stopd")) {
            args[args.length - 1] = "stop";
            daemon.stop();
        } else if (command.equals("start")) {
            daemon.setAwait(true);
            daemon.load(args);
            daemon.start();
            if (null == daemon.getServer()) {
                System.exit(1);
            }
        } else if (command.equals("stop")) {
            daemon.stopServer(args);
        } else if (command.equals("configtest")) {
            daemon.load(args);
            if (null == daemon.getServer()) {
                System.exit(1);
            }
            System.exit(0);
        } else {
            log.warn("Bootstrap: command "" + command + "" does not exist.");
        }
    } catch (Throwable t) {
        // Unwrap the Exception for clearer error reporting
        if (t instanceof InvocationTargetException &&
                t.getCause() != null) {
            t = t.getCause();
        }
        handleThrowable(t);
        t.printStackTrace();
        System.exit(1);
    }
}

我们点到init()里面去看看~

public void init() throws Exception {
    // 非常关键的地方,初始化类加载器s,后面我们会详细具体地分析这个方法
    initClassLoaders();

    // 设置上下文类加载器为catalinaLoader,这个类加载器负责加载Tomcat专用的类
    Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
    // 暂时略过,后面会讲
    SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);

    // 使用catalinaLoader加载我们的Catalina类
    // Load our startup class and call its process() method
    if (log.isDebugEnabled())
        log.debug("Loading startup class");
    Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
    Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();

    // 设置Catalina类的parentClassLoader属性为sharedLoader
    // Set the shared extensions class loader
    if (log.isDebugEnabled())
        log.debug("Setting startup class properties");
    String methodName = "setParentClassLoader";
    Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
    paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
    Object paramValues[] = new Object[1];
    paramValues[0] = sharedLoader;
    Method method =
        startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
    method.invoke(startupInstance, paramValues);

    // catalina守护对象为刚才使用catalinaLoader加载类、并初始化出来的Catalina对象
    catalinaDaemon = startupInstance;
}

关键的方法initClassLoaders,这个方法负责初始化Tomcat的类加载器。通过这个方法,我们很容易验证我们上一小节提到的Tomcat类加载图。

private void initClassLoaders() {
    try {
        // 创建commonLoader,如果未创建成果的话,则使用应用程序类加载器作为commonLoader
        commonLoader = createClassLoader("common", null);
        if( commonLoader == null ) {
            // no config file, default to this loader - we might be in a 'single' env.
            commonLoader=this.getClass().getClassLoader();
        }
        // 创建catalinaLoader,父类加载器为commonLoader
        catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);
        // 创建sharedLoader,父类加载器为commonLoader
        sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);
    } catch (Throwable t) {
        // 如果创建的过程中出现异常了,日志记录完成之后直接系统退出
        handleThrowable(t);
        log.error("Class loader creation threw exception", t);
        System.exit(1);
    }
}

所有的类加载器的创建都使用到了方法createClassLoader,所以,我们进一步分析一下这个方法。createClassLoader用到了CatalinaProperties.getProperty("xxx")方法,这个方法用于从conf/catalina.properties文件获取属性值。

private ClassLoader createClassLoader(String name, ClassLoader parent)
    throws Exception {
    // 获取类加载器待加载的位置,如果为空,则不需要加载特定的位置,使用父类加载返回回去。
    String value = CatalinaProperties.getProperty(name + ".loader");
    if ((value == null) || (value.equals("")))
        return parent;
    // 替换属性变量,比如:${catalina.base}、${catalina.home}
    value = replace(value);

    List<Repository> repositories = new ArrayList<>();

   // 解析属性路径变量为仓库路径数组
    String[] repositoryPaths = getPaths(value);

    // 对每个仓库路径进行repositories设置。我们可以把repositories看成一个个待加载的位置对象,可以是一个classes目录,一个jar文件目录等等
    for (String repository : repositoryPaths) {
        // Check for a JAR URL repository
        try {
            @SuppressWarnings("unused")
            URL url = new URL(repository);
            repositories.add(
                    new Repository(repository, RepositoryType.URL));
            continue;
        } catch (MalformedURLException e) {
            // Ignore
        }

        // Local repository
        if (repository.endsWith("*.jar")) {
            repository = repository.substring
                (0, repository.length() - "*.jar".length());
            repositories.add(
                    new Repository(repository, RepositoryType.GLOB));
        } else if (repository.endsWith(".jar")) {
            repositories.add(
                    new Repository(repository, RepositoryType.JAR));
        } else {
            repositories.add(
                    new Repository(repository, RepositoryType.DIR));
        }
    }
    // 使用类加载器工厂创建一个类加载器
    return ClassLoaderFactory.createClassLoader(repositories, parent);
}

createClassLoader方法里面有几个关键的信息,一个为Repository,另一个为ClassLoaderFactory.createClassLoader。我们逐一来分析一下。

首先来看Repository,非常简单,就是一个POJO,里面有一个location表示位置,type表示类型。type的枚举有4种:目录、jar集合、jar和url路径。

public enum RepositoryType {
        DIR,
        GLOB,
        JAR,
        URL
    }

    public static class Repository {
        private final String location;
        private final RepositoryType type;

        public Repository(String location, RepositoryType type) {
            this.location = location;
            this.type = type;
        }

        public String getLocation() {
            return location;
        }

        public RepositoryType getType() {
            return type;
        }
    }

其次,我们来分析一下ClassLoaderFactory.createClassLoader--类加载器工厂创建类加载器。这个方法可谓是非常的长!前方高能~

public static ClassLoader createClassLoader(List<Repository> repositories,
                                            final ClassLoader parent)
    throws Exception {

    if (log.isDebugEnabled())
        log.debug("Creating new class loader");

    // Construct the "class path" for this class loader
    Set<URL> set = new LinkedHashSet<>();
    // 遍历repositories,对每个repository进行类型判断,并生成URL,每个URL我们都要校验其有效性,有效的URL我们会放到URL集合中
    if (repositories != null) {
        for (Repository repository : repositories)  {
            if (repository.getType() == RepositoryType.URL) {
                URL url = buildClassLoaderUrl(repository.getLocation());
                if (log.isDebugEnabled())
                    log.debug("  Including URL " + url);
                set.add(url);
            } else if (repository.getType() == RepositoryType.DIR) {
                File directory = new File(repository.getLocation());
                directory = directory.getCanonicalFile();
                if (!validateFile(directory, RepositoryType.DIR)) {
                    continue;
                }
                URL url = buildClassLoaderUrl(directory);
                if (log.isDebugEnabled())
                    log.debug("  Including directory " + url);
                set.add(url);
            } else if (repository.getType() == RepositoryType.JAR) {
                File file=new File(repository.getLocation());
                file = file.getCanonicalFile();
                if (!validateFile(file, RepositoryType.JAR)) {
                    continue;
                }
                URL url = buildClassLoaderUrl(file);
                if (log.isDebugEnabled())
                    log.debug("  Including jar file " + url);
                set.add(url);
            } else if (repository.getType() == RepositoryType.GLOB) {
                File directory=new File(repository.getLocation());
                directory = directory.getCanonicalFile();
                if (!validateFile(directory, RepositoryType.GLOB)) {
                    continue;
                }
                if (log.isDebugEnabled())
                    log.debug("  Including directory glob "
                        + directory.getAbsolutePath());
                String filenames[] = directory.list();
                if (filenames == null) {
                    continue;
                }
                for (int j = 0; j < filenames.length; j++) {
                    String filename = filenames[j].toLowerCase(Locale.ENGLISH);
                    if (!filename.endsWith(".jar"))
                        continue;
                    File file = new File(directory, filenames[j]);
                    file = file.getCanonicalFile();
                    if (!validateFile(file, RepositoryType.JAR)) {
                        continue;
                    }
                    if (log.isDebugEnabled())
                        log.debug("    Including glob jar file "
                            + file.getAbsolutePath());
                    URL url = buildClassLoaderUrl(file);
                    set.add(url);
                }
            }
        }
    }

    // Construct the class loader itself
    final URL[] array = set.toArray(new URL[set.size()]);
    if (log.isDebugEnabled())
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            log.debug("  location " + i + " is " + array[i]);
        }

    // 从这儿看,最终所有的类加载器都是URLClassLoader的对象~~
    return AccessController.doPrivileged(
            new PrivilegedAction<URLClassLoader>() {
                @Override
                public URLClassLoader run() {
                    if (parent == null)
                        return new URLClassLoader(array);
                    else
                        return new URLClassLoader(array, parent);
                }
            });
}

类加载器工厂方法中有用到validateFile方法,这个方法是干嘛的呢?我们分析一下。

private static boolean validateFile(File file,
        RepositoryType type) throws IOException {
    // 对于目录类型或者jar集合目录类型,我们会校验是否为目录和是否可读
    if (RepositoryType.DIR == type || RepositoryType.GLOB == type) {
        if (!file.isDirectory() || !file.canRead()) {
            String msg = "Problem with directory [" + file +
                    "], exists: [" + file.exists() +
                    "], isDirectory: [" + file.isDirectory() +
                    "], canRead: [" + file.canRead() + "]";

            File home = new File (Bootstrap.getCatalinaHome());
            home = home.getCanonicalFile();
            File base = new File (Bootstrap.getCatalinaBase());
            base = base.getCanonicalFile();
            File defaultValue = new File(base, "lib");

            // Existence of ${catalina.base}/lib directory is optional.
            // Hide the warning if Tomcat runs with separate catalina.home
            // and catalina.base and that directory is absent.
            if (!home.getPath().equals(base.getPath())
                    && file.getPath().equals(defaultValue.getPath())
                    && !file.exists()) {
                log.debug(msg);
            } else {
                log.warn(msg);
            }
            return false;
        }
    }
    // 对于JAR,我们会校验文件是否可读
    else if (RepositoryType.JAR == type) {
        if (!file.canRead()) {
            log.warn("Problem with JAR file [" + file +
                    "], exists: [" + file.exists() +
                    "], canRead: [" + file.canRead() + "]");
            return false;
        }
    }
    return true;
}
  1. 对于目录类型或者jar集合目录类型,我们会校验是否为目录和是否可读
  2. 对于JAR,我们会校验文件是否可读

我们已经对initClassLoaders分析完了,接下来分析SecurityClassLoad.securityClassLoad,我们看看里面做了什么事情

public static void securityClassLoad(ClassLoader loader) throws Exception {
    securityClassLoad(loader, true);
}

static void securityClassLoad(ClassLoader loader, boolean requireSecurityManager) throws Exception {

    if (requireSecurityManager && System.getSecurityManager() == null) {
        return;
    }

    loadCorePackage(loader);
    loadCoyotePackage(loader);
    loadLoaderPackage(loader);
    loadRealmPackage(loader);
    loadServletsPackage(loader);
    loadSessionPackage(loader);
    loadUtilPackage(loader);
    loadValvesPackage(loader);
    loadJavaxPackage(loader);
    loadConnectorPackage(loader);
    loadTomcatPackage(loader);
}

 private static final void loadCorePackage(ClassLoader loader) throws Exception {
    final String basePackage = "org.apache.catalina.core.";
    loader.loadClass(basePackage + "AccessLogAdapter");
    loader.loadClass(basePackage + "ApplicationContextFacade$PrivilegedExecuteMethod");
    loader.loadClass(basePackage + "ApplicationDispatcher$PrivilegedForward");
    loader.loadClass(basePackage + "ApplicationDispatcher$PrivilegedInclude");
    loader.loadClass(basePackage + "ApplicationPushBuilder");
    loader.loadClass(basePackage + "AsyncContextImpl");
    loader.loadClass(basePackage + "AsyncContextImpl$AsyncRunnable");
    loader.loadClass(basePackage + "AsyncContextImpl$DebugException");
    loader.loadClass(basePackage + "AsyncListenerWrapper");
    loader.loadClass(basePackage + "ContainerBase$PrivilegedAddChild");
    loadAnonymousInnerClasses(loader, basePackage + "DefaultInstanceManager");
    loader.loadClass(basePackage + "DefaultInstanceManager$AnnotationCacheEntry");
    loader.loadClass(basePackage + "DefaultInstanceManager$AnnotationCacheEntryType");
    loader.loadClass(basePackage + "ApplicationHttpRequest$AttributeNamesEnumerator");
}

这儿其实就是使用catalinaLoader加载tomcat源代码里面的各个专用类。我们大致罗列一下待加载的类所在的package:

  1. org.apache.catalina.core.*
  2. org.apache.coyote.*
  3. org.apache.catalina.loader.*
  4. org.apache.catalina.realm.*
  5. org.apache.catalina.servlets.*
  6. org.apache.catalina.session.*
  7. org.apache.catalina.util.*
  8. org.apache.catalina.valves.*
  9. javax.servlet.http.Cookie
  10. org.apache.catalina.connector.*
  11. org.apache.tomcat.*

好了,至此我们已经分析完了init里面涉及到的几个关键方法,真不容易呀~

 

load()和start()

我们上面提到main()方法除了初始化方法init,还有load和start。下面我们逐一来分析他们。

private void load(String[] arguments)
    throws Exception {

    // Call the load() method
    String methodName = "load";
    Object param[];
    Class<?> paramTypes[];
    if (arguments==null || arguments.length==0) {
        paramTypes = null;
        param = null;
    } else {
        paramTypes = new Class[1];
        paramTypes[0] = arguments.getClass();
        param = new Object[1];
        param[0] = arguments;
    }
    Method method =
        catalinaDaemon.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
    if (log.isDebugEnabled())
        log.debug("Calling startup class " + method);
    method.invoke(catalinaDaemon, param);
}

load()方法只是调用了Catalina的load()方法,只是会根据main方法传入的参数来判断是调用public void load()还是public void load(String args[])

public void start() throws Exception {
    if( catalinaDaemon==null ) init();

    Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null);
    method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null);
}

如果Catalina对象不为null,则调用其init()方法来初始化,初始化完成之后,调用Catalina对象的start方法

 

WebApp类加载器

到这儿,我们隐隐感觉到少分析了点什么!没错,就是WebApp类加载器。整个启动过程分析下来,我们仍然没有看到这个类加载器。它又是在哪儿出现的呢?

我们知道WebApp类加载器是Web应用私有的,而每个Web应用其实算是一个Context,那么我们通过Context的实现类应该可以发现。在Tomcat中,Context的默认实现为StandardContext,我们看看这个类的startInternal()方法,在这儿我们发现了我们感兴趣的WebApp类加载器。

protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
    if (getLoader() == null) {
        WebappLoader webappLoader = new WebappLoader(getParentClassLoader());
        webappLoader.setDelegate(getDelegate());
        setLoader(webappLoader);
    }
}

入口代码非常简单,就是webappLoader不存在的时候创建一个,并调用setLoader方法。我们接着分析setLoader

public void setLoader(Loader loader) {

    Lock writeLock = loaderLock.writeLock();
    writeLock.lock();
    Loader oldLoader = null;
    try {
        // Change components if necessary
        oldLoader = this.loader;
        if (oldLoader == loader)
            return;
        this.loader = loader;

        // Stop the old component if necessary
        if (getState().isAvailable() && (oldLoader != null) &&
            (oldLoader instanceof Lifecycle)) {
            try {
                ((Lifecycle) oldLoader).stop();
            } catch (LifecycleException e) {
                log.error("StandardContext.setLoader: stop: ", e);
            }
        }

        // Start the new component if necessary
        if (loader != null)
            loader.setContext(this);
        if (getState().isAvailable() && (loader != null) &&
            (loader instanceof Lifecycle)) {
            try {
                ((Lifecycle) loader).start();
            } catch (LifecycleException e) {
                log.error("StandardContext.setLoader: start: ", e);
            }
        }
    } finally {
        writeLock.unlock();
    }

    // Report this property change to interested listeners
    support.firePropertyChange("loader", oldLoader, loader);
}

这儿,我们感兴趣的就两行代码:

  1. ((Lifecycle) oldLoader).stop(); // 旧的加载器停止
  2. ((Lifecycle) loader).start(); // 新的加载器启动

总结

我们终于完整地分析完了Tomcat的整个启动过程+类加载过程。也了解并学习了Tomcat不同的类加载机制是为什么要这样设计,带来的附加作用又是怎样的。

从最后分析的load和start来看,第二入口在Catalina这个类,其对应的方法为load()start()。后续分析源码,我们会从这两个方法入手。

除了Catalina之后,我们还要逐一分析巨多的tomcat组件,希望每个组件的分析都能带给我们不一样的阅读体验和设计方式~


Digester组件

Tomcat中的xml解析,是使用的apache开源组件digester。在tomcat源码中,Digester类所在位置为org.apache.tomcat.util.digester.Digester,它把开源组件digester的源代码拷贝了过来。

本文,我们主要是想了解一下digester的用法。以便在阅读tomcat源码的时候,看到xml解析相关代码的时候不会一脸茫然和懵逼。

digester有两种使用方式:

  1. 一种为tomat内嵌的org.apache.tomcat.util.digester.Digester
  2. 另一种为digester maven依赖

本文采用第二种--maven依赖的方式。

 

digester实现原理

digester最初是作为struct的一个工具模块,来完成xml解析的功能。但是很快地,有人发现并觉得digester不应该仅仅局限在struct,而应该变得更通用。于是经过apache的孵化,最终加入到了apache commons类库家族中,并形成了一个xml另类解析的工具类库。

digester底层是基于SAX+事件驱动+的方式来搭建实现的。那么在digester中,这三种元素分别起到什么作用呢?

  1. SAX,用于解析xml
  2. 事件驱动,在SAX解析的过程中加入事件来支持我们的对象映射
  3. 栈,当解析xml元素的开始和结束的时候,需要通过xml元素映射的类对象的入栈和出栈来完成事件的调用

通过一些实实在在的场景和例子,我们发现一个元素的作用无非是在其解析前后加入一些扩展逻辑!例如:

  1. 开始解析某个节点的时候,是否需要创建一个类
  2. 开始解析某个节点的时候,是否需要入栈操作
  3. 结束解析某个节点的时候,是否需要执行某个方法
  4. 结束解析某个节点的时候,是否需要出栈操作

 

如何引入依赖包

以maven为例,使用下面的dependency。

<dependency>
    <groupId>commons-digester</groupId>
    <artifactId>commons-digester</artifactId>
    <version>2.1</version>
</dependency>

如何使用

假如我们需要解析的xml为下面的格式。

<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<School name="Jen">
    <Grade name="1">
        <Class name="1" number="31"/>
        <Class name="2" number="32"/>
    </Grade>
    <Grade name="2">
        <Class name="1" number="41"/>
        <Class name="2" number="42"/>
        <Class name="3" number="37"/>
    </Grade>
</School>

同时,我们假设下面的约定成立:

  1. 一个学校有名字属性,下面有多个年级
  2. 每个年级有名字属性,下面有多个班
  3. 每个班有名字和学生人数两个属性

根据上面的规则,我们需要创建关联的3个类,SchoolGradeClass
School有一个方法addGrade用于往学校对象中添加年级。

package com.juconcurrent.learn.apache.digester;

public class School {
    private String name;
    private Grade grades[] = new Grade[0];
    private final Object servicesLock = new Object();

    public void addGrade(Grade g) {
        synchronized (servicesLock) {
            Grade results[] = new Grade[grades.length + 1];
            System.arraycopy(grades, 0, results, 0, grades.length);
            results[grades.length] = g;
            grades = results;
        }
    }

    public Grade[] getGrades() {
        return grades;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

同样的,年级有一个addClass方法,用于往Grade对象添加Class班对象。

package com.juconcurrent.learn.apache.digester;

public class Grade {
    private String name;
    private Class classes[] = new Class[0];
    private final Object servicesLock = new Object();

    public void addClass(Class c) {
        synchronized (servicesLock) {
            Class results[] = new Class[classes.length + 1];
            System.arraycopy(classes, 0, results, 0, classes.length);
            results[classes.length] = c;
            classes = results;
        }
    }

    public Class[] getClasses() {
        return classes;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

Class就比较简单了,只是一个简单的POJO对象。

package com.juconcurrent.learn.apache.digester;

public class Class {
    private String name;
    private int number;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getNumber() {
        return number;
    }

    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }
}

好了,我们已经定义好了我们所需要创建对象的类。那么如何使用digester来创建我们所需的数据呢?我们先给出例子,然后再来详细分析其中的关键方法。

package com.juconcurrent.learn.apache.digester;

import org.apache.commons.digester.Digester;
import org.xml.sax.InputSource;
import org.xml.sax.SAXException;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class DigesterTest {
    // 属性和get/set方法,假设我们解析出来的School对象放在这儿
    private School school;
    public School getSchool() {
        return school;
    }
    public void setSchool(School s) {
        this.school = s;
    }

    private void digester() throws IOException, SAXException {
        // 读取根据文件的路径,创建InputSource对象,digester解析的时候需要用到
        File file = new File("/Users/pro/ws/learn/learn-javaagent/src/main/resources/School.xml");
        InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
        InputSource inputSource = new InputSource(file.toURI().toURL().toString());
        inputSource.setByteStream(inputStream);

        // 创建Digester对象
        Digester digester = new Digester();
        // 是否需要用DTD验证XML文档的合法性
        digester.setValidating(true);
        // 将当前对象放到对象堆的最顶层,这也是这个类为什么要有school属性的原因!
        digester.push(this);

        /*
         * 下面开始为Digester创建匹配规则
         * Digester中的School、School/Grade、School/Grade/Class,分别对应School.xml的School、Grade、Class节点
         */

        // 为School创建规则

        /*
         * Digester.addObjectCreate(String pattern, String className, String attributeName)
         * pattern, 匹配的节点
         * className, 该节点对应的默认实体类
         * attributeName, 如果该节点有className属性, 用className的值替换默认实体类
         *
         * Digester匹配到School节点
         *
         * 1. 如果School节点没有className属性,将创建com.juconcurrent.learn.apache.digester.School对象;
         * 2. 如果School节点有className属性,将创建指定的(className属性的值)对象
         */
        digester.addObjectCreate("School", School.class.getName(), "className");
        // 将指定节点的属性映射到对象,即将School节点的name的属性映射到School.java
        digester.addSetProperties("School");

        /*
         * Digester.addSetNext(String pattern, String methodName, String paramType)
         * pattern, 匹配的节点
         * methodName, 调用父节点的方法
         * paramType, 父节点的方法接收的参数类型
         * Digester匹配到School节点,将调用DigesterTest(School的父节点)的setSchool方法,参数为School对象
         */
        digester.addSetNext("School", "setSchool", School.class.getName());

        // 为School/Grade创建规则
        digester.addObjectCreate("School/Grade", Grade.class.getName(), "className");
        digester.addSetProperties("School/Grade");

        // Grade的父节点为School
        digester.addSetNext("School/Grade", "addGrade", Grade.class.getName());

        // 为School/Grade/Class创建规则
        digester.addObjectCreate("School/Grade/Class", Class.class.getName(), "className");
        digester.addSetProperties("School/Grade/Class");
        digester.addSetNext("School/Grade/Class", "addClass", Class.class.getName());
        // 解析输入源
        digester.parse(inputSource);
    }

    // 只是将School对象进行控制台输出
    private void print(School s) {
        if (s != null) {
            System.out.println(s.getName() + "有" + s.getGrades().length + "个年级");
            for (int i = 0; i < s.getGrades().length; i++) {
                if (s.getGrades()[i] != null) {
                    Grade g = s.getGrades()[i];
                    System.out.println(g.getName() + "年级 有 " + g.getClasses().length + "个班:");
                    for (int j = 0; j < g.getClasses().length; j++) {
                        if (g.getClasses()[j] != null) {
                            Class c = g.getClasses()[j];
                            System.out.println(c.getName() + "班有" + c.getNumber() + "人");
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

    // 入口main()方法
    public static void main(String[] args) throws IOException, SAXException {
        DigesterTest digesterTest = new DigesterTest();
        digesterTest.digester();
        digesterTest.print(digesterTest.school);
    }
}

这儿我们需要着重说明一下digester里面的几个方法,大体上我们可以将其方法分为两类:操作类和规则类。

  1. 操作类
    • public void setValidating(boolean validating) // 是否根据DTD校验XML
    • public void push(Object object) // 将对象压入栈
    • public Object peek() // 获取栈顶对象
    • public Object pop() // 弹出栈顶对象
    • public Object parse(InputSource input) // 解析输入源
  2. 规则类
    • public void addObjectCreate(String pattern, String className, String attributeName) // 增加对象创建规则,当匹配到pattern模式时,如果指定了attributeName,则根据attributeName创建类对象;否则根据className创建类对象
    • public void addSetProperties(String pattern) // 增加属性设置规则,当匹配到pattern模式时,就填充其属性
    • public void addSetNext(String pattern, String methodName, String paramType) // 增加设置下一个规则,当匹配到pattern模式时,调用父节点的methodName方法,paramType为方法传入参数的类型
    • public void addRule(String pattern, Rule rule) // 当匹配到pattern模式时,增加一个自定义规则
    • public void addRuleSet(RuleSet ruleSet) // 增加规则集,一个规则集指的是对一个节点及下面的所有后续节点(子节点、子节点的子节点...)的解析

 

Tomcat中的规则解析例子

上面我们写了一个非常简单的例子,相信通过这样的例子我们可以很快地入门了。那么tomcat里面又是怎样写的呢?我们看看org.apache.catalina.startup.Catalina.createStartDigester这个方法,这个方法用于定义对server.xml的解析。该方法比较长,但是我并不打算对这个方法进行阉割和压缩,而是原封不动地拷贝到这儿,以便大家对此有一个比较完整的认识。

protected Digester createStartDigester() {
    long t1=System.currentTimeMillis();
    // Initialize the digester
    Digester digester = new Digester();
    digester.setValidating(false);
    digester.setRulesValidation(true);

    // 这儿设置无效的属性,fake是赝品的意思,也就是在检查到这些属性直接认为是无效的
    Map<Class<?>, List<String>> fakeAttributes = new HashMap<>();
    List<String> objectAttrs = new ArrayList<>();
    objectAttrs.add("className");
    fakeAttributes.put(Object.class, objectAttrs);
    // Ignore attribute added by Eclipse for its internal tracking
    List<String> contextAttrs = new ArrayList<>();
    contextAttrs.add("source");
    fakeAttributes.put(StandardContext.class, contextAttrs);
    digester.setFakeAttributes(fakeAttributes);

    // 设置是否使用线程上下文类加载器
    digester.setUseContextClassLoader(true);

    // Configure the actions we will be using
    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.NamingResourcesImpl");
    digester.addSetProperties("Server/GlobalNamingResources");
    digester.addSetNext("Server/GlobalNamingResources",
                        "setGlobalNamingResources",
                        "org.apache.catalina.deploy.NamingResourcesImpl");

    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", "sslImplementationName"}));
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector",
                        "addConnector",
                        "org.apache.catalina.connector.Connector");

    digester.addObjectCreate("Server/Service/Connector/SSLHostConfig",
                             "org.apache.tomcat.util.net.SSLHostConfig");
    digester.addSetProperties("Server/Service/Connector/SSLHostConfig");
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector/SSLHostConfig",
            "addSslHostConfig",
            "org.apache.tomcat.util.net.SSLHostConfig");

    digester.addRule("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/Certificate",
                     new CertificateCreateRule());
    digester.addRule("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/Certificate",
                     new SetAllPropertiesRule(new String[]{"type"}));
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/Certificate",
                        "addCertificate",
                        "org.apache.tomcat.util.net.SSLHostConfigCertificate");

    digester.addObjectCreate("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf",
                             "org.apache.tomcat.util.net.openssl.OpenSSLConf");
    digester.addSetProperties("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf");
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf",
                        "setOpenSslConf",
                        "org.apache.tomcat.util.net.openssl.OpenSSLConf");

    digester.addObjectCreate("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf/OpenSSLConfCmd",
                             "org.apache.tomcat.util.net.openssl.OpenSSLConfCmd");
    digester.addSetProperties("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf/OpenSSLConfCmd");
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector/SSLHostConfig/OpenSSLConf/OpenSSLConfCmd",
                        "addCmd",
                        "org.apache.tomcat.util.net.openssl.OpenSSLConfCmd");

    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");

    digester.addObjectCreate("Server/Service/Connector/UpgradeProtocol",
                              null, // MUST be specified in the element
                              "className");
    digester.addSetProperties("Server/Service/Connector/UpgradeProtocol");
    digester.addSetNext("Server/Service/Connector/UpgradeProtocol",
                        "addUpgradeProtocol",
                        "org.apache.coyote.UpgradeProtocol");

    // 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/");

    // 根据t1和t2,算出整个server.xml的Digester创建花费的时间
    long t2=System.currentTimeMillis();
    if (log.isDebugEnabled()) {
        log.debug("Digester for server.xml created " + ( t2-t1 ));
    }
    return (digester);
}

这儿我们看到,在tomcat中明显地用到了前面例子中说明的几个规则,我们再简单罗列一下:

  1. addObjectCreate,对象创建规则
  2. addSetProperties,属性设置规则
  3. addSetNext,设置下一个规则
  4. addRule,自定义规则
  5. digester.addRuleSet,自定义规则集

总结

本文我们对digester做了一个使用说明。

我们首先简单地说明了一下digester是什么,内部基于什么原理来实现的。然后通过一个School、Grade和Class这样的生活中的例子来说明digester的用法。最后通过查看tomcat中关于digester的例子代码,加深了我们对于digester的理解。

 

最后

以上就是隐形白猫为你收集整理的Tomcat的使用总结(二)的全部内容,希望文章能够帮你解决Tomcat的使用总结(二)所遇到的程序开发问题。

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