tomcat源碼Catalina

Catalina的作用是初始化各個組件,並開始啓動各個組件。
上文中介紹了Bootstrap是如何啓動Catalina的,現在來看看Catalina的作用:
1,Catalina通過Digester類加載server.xml,實例化server.xml中各個組件,併爲這些實例賦值(這個類是通過擴展SAX來完成的)。
2,調用server的start方法開啓server組件,server會一級一級的將start傳播下去,這樣各個組件就從這裏開啓了。

3,初始化命名空間(tomcat會使用JNDI技術,比如在server.xml中配置了數據庫連接池的話,就使用了JNDI)。最後還包裝了System.out和System.err。

這裏面的重點就是Digester解析server.xml的過程,先來看看start方法:

  public void start() {
    	//這裏剔除了一些判斷,日誌,服務器鉤子函數,等代碼
    	......
        if (getServer() == null) {
            load();
        }
   		......
        getServer().start();

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

根據第一個if語句可以知道server是通過load方法實例化的。load方法執行後,啓動服務器,邏輯很簡單。進入load方法:

  public void load() {

    	//這個方法的篇幅過長,我踢掉一些對流程不重要的代碼
        Digester digester = createStartDigester();

        InputSource inputSource = null;
        InputStream inputStream = null;
        File file = null;
        try {
        	//獲取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);
            }
        }

        //將sever.xml對應的流傳給digester,由digester解析它。
        inputSource.setByteStream(inputStream);
        //這個方法很重要,它將自己也就是Catalina這個對象放到了digester對象裏的一個棧裏面,後面解析xml實例化server後
        //會從棧裏拿出Catalina對象調用它的setServer方法來設置Catalina.server屬性。server裏的service屬性也是通過這種形式
        //設置的。
        digester.push(this);
        digester.parse(inputSource);

        //server實例化後,將設置server.catalina屬性,這裏Catalina和Server是雙向關聯的。
        getServer().setCatalina(this);

        // 包裝了System.out和System.err
        initStreams();

        getServer().init();

    }

如果想搞清楚出digester是如何加載server.xml並實例化各個組件的,你可能會進入 digester.parse(inputSource)方法,但這個方法
不能告訴你關鍵的內容。來看看digester是個什麼類:
public class Digester extends DefaultHandler2
DefaultHandler2是SAX擴展包下面的,不懂SAX的一定要先去了解下SAX,不然看Catalina的源碼很費勁。回過頭來看看load()方法中的
第一行代碼Digester digester = createStartDigester();進入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);

    }

仔細看着這些參數,xml文檔的節點名稱都有與之對應的類比如Server節點對象org.apache.catalina.core.StandardServer

digester實例化Server時是實例化了它的子類StanderServer。

進入addObjectCreate方法:

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

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

    }

每調用一個add*方法都爲pattern映射了一個Rule的子類,addSetProperties,addSetNext都爲pattern映射了一個Rule的子類。
這個映射關係被存放在RulesBase.cache中:

public class RulesBase implements Rules {

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

從這個數據結構可以知道每個節點的完整名稱對應一個Rule的list集合。來看看Rule是如何定義的:
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(有的子類可能沒有其中的某個方法,這裏爲了說明xml的解析流程所以說它們重要)。說到這裏是想說明:digster事先爲xml中的每個節點定義了多個規則。上面提到Degister繼承自DefaultHandler2,並重寫了它的startDocument(),startElement(),endDocument()endElement()等方法。Degister內部定義了一個XMLReader類型的成員變量reader,並將自己作爲ContentHandler和DTDHandler 傳給自己的成員變量reader。那麼reader在解析xml的時候就會回調Digster繼承自DefaultHandler2的startDocument(),startElement(),endDocument(),endElement()等回調方法。在回調方法中就會調用與當前節點對應的Rule類的回調方法。現在拿Server的初始化來舉例:在上面提到的createStartDigester()方法中爲Server添加了三個規則:
   digester.addObjectCreate("Server",
                                 "org.apache.catalina.core.StandardServer",
                                 "className");
        digester.addSetProperties("Server");
        digester.addSetNext("Server",
                            "setServer",
                            "org.apache.catalina.Server");

這三個方法內部會分別創建三個規則類,ObjectCreateRule,SetPropertiesRule,SetNextRule。這三個類的作用分別是創建指定類,將xml標籤上的屬性賦值給改類,將該類賦值給它的上級類。這三個類被創建後添加到了一個以“Server”爲鍵的map中前面提到的RulesBase.cache。在reader類解析xml到<Server>標籤的開始節點時會調用startElement()方法,並將當前節點的節點名和屬性值等一系列值傳給改方法。方法內部則通過節點全名稱獲取對應的規則類Rule對象的list結合,並挨個調用rule對象的begin方法。以server對應的ObjectCreateRule規則爲例:
    public void begin(String namespace, String name, Attributes attributes)
            throws Exception {
        Class<?> clazz = digester.getClassLoader().loadClass(realClassName);
        Object instance = clazz.newInstance();
        digester.push(instance);
    }

創建了與server對應的實例(實例名是org.apache.catalina.core.StandardServer或是屬性classname對象的值)並放在了digest的一個名爲stack屬性的棧頂。前面的load方法中digester將當前類對象也就是Catalina對象push到了stack裏面,這時候Catalina應該在stack的底端,因爲之前stack裏沒有數據。server標籤是server.xml的第一個標籤,這時候解析到它的開始標籤並調用了與它對象的ObjectCreateRule規則的begin方法初始化了server對象並後push到了stack裏面,那麼此時stack有兩個元素,Catalina在棧底,server在棧頂。ObjectCreateRule的start方法結束後會繼續調用SetPropertiesRule的start方法,這個類是將標籤的屬性值賦值給上面創建的對象,它的begin方法的第一步就是從stack獲取對象,然後將標籤上的屬性值賦值給該對象比如<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">中的port和shutdown屬性。最後是SetNextRule類,這個類只有一個end方法是在遇到</Server>的結束標籤時調用的。下面是該方法的源碼:
    @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());
                
    }
在調用這個方法前,degister的成員變量stack已經push和pop好幾個對象了,每次標籤開始解析時創建對象push到stack裏面,標籤結束後從stack裏pop出來。因爲<Server>標籤是頂層標籤,所以server對象最先被創建並push到stack裏面(Catalina一直在棧底),最後被pop出來,所以結束標籤</server>解析時和開始一樣,stack依然還是兩個元素,server在棧頂,Catalina在棧底。 Object child = digester.peek(0);Object parent = digester.peek(1);分別取出了棧頂和棧底的元素。server.xml的解析不是很好敘述,它的關係有點複雜。要記住一點server.xml的每一級標籤對應一個tomcat組件,被外層標籤包裹的標籤是外層標籤的一個屬性比如serveice是server的一個屬性。xml在被解析時會根據當前的事件(開始,或結束)來調用對應節點的解析規則,創建對象,並通過棧來完成對象之間的關聯關係。


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