spring boot 加载web容器tomcat流程源码分析

下面是关于“spring boot 加载web容器tomcat流程源码分析”的完整攻略。

1、概述

Spring Boot 是快速构建企业级应用的场景化框架。其中，Web 容器也是 Spring Boot 框架的一个重要组件，它可以帮助开发者轻松搭建 Web 应用。Spring Boot 支持多种 Web 容器，其中最常用的就是 Tomcat。那么，Spring Boot 如何加载 Tomcat Web 容器呢？在本文中，我们将提供一个详细的源码分析攻略，以帮助开发者深入理解 Spring Boot 启动的过程和原理。

2、Spring Boot 启动过程

Spring Boot 启动过程可以总结为以下几个步骤：

2.1、创建 Spring 应用上下文

Spring Boot 启动时，会创建一个 Spring 应用上下文。在 Spring Boot 应用中，可以通过 @SpringBootApplication 注解自动创建 Spring 应用上下文。其中，@SpringBootApplication 注解包含了 @Configuration、@ComponentScan 和 @EnableAutoConfiguration 注解。

2.2、加载 Spring Boot 应用上下文

Spring Boot 应用上下文会加载所有的 Spring 组件，包括注解配置类、Java 配置类、自动配置类等。

2.3、加载 Tomcat Web 容器

Spring Boot 启动时，会自动加载 Web 容器，其中最常用的就是 Tomcat Web 容器。具体的过程是通过 Spring Boot 提供的内置 Tomcat 类 org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatServletWebServerFactory，创建一个 embed 的 Tomcat Web 容器。而 TomcatServletWebServerFactory 类是由 org.springframework.boot.autoconfigure.web.embedded.TomcatWebServerFactoryCustomizer 类配置而来的。该类完成的主要工作包括检测 Web 容器实现并适当地调节和优化容器配置。

2.4、启动 Tomcat Web 容器

Tomcat Web 容器加载后，会自动启动容器。在启动过程中，会根据应用配置文件中的信息，加载对应的 Servlet、过滤器等组件。

3、Spring Boot 启动源码分析

为了更好地理解 Spring Boot 启动过程，下面给出了源码分析说明。

3.1、Spring 应用上下文的创建

Spring Boot 启动时会先创建一个 Spring 应用上下文，并包含了所有的 Spring 组件。其中 @SpringBootApplication 注解即是一个带有 @Configuration、@ComponentScan 和 @EnableAutoConfiguration 注解的组合注解。其中，@Configuration 注解表示这是一个配置类，@ComponentScan 注解表示扫描 Spring 组件，@EnableAutoConfiguration 注解表示启用 Spring Boot 的自动配置。这三个注解一起构成了一个完整的 Spring 应用上下文。最终，Spring 应用上下文的创建过程如下：

@Configuration
@ComponentScan
@EnableAutoConfiguration
public class SpringApplication {
    public static ConfigurableApplicationContext run(
            Class<?> primarySource, String... args) {
        return run(new Class<?>[] {primarySource}, args);
    }
    public static ConfigurableApplicationContext run(
            Class<?>[] primarySources, String[] args) {
        //...
        //创建 Spring 应用上下文
        context = createApplicationContext();
        //...
        return context;
    }
}

上述代码中的 createApplicationContext() 方法负责创建 Spring 应用上下文，在当前示例中，Spring Boot 自动选择了 AnnotationConfigApplicationContext 作为 Spring 应用上下文实现。

3.2、加载 Spring Boot 应用上下文

Spring Boot 应用上下文加载的过程，就是从 Spring 组件中，加载所有的注解配置类、Java 配置类、自动配置类等。这些配置类会自动注册到 Spring 应用上下文中，从而成为 Spring Boot 应用的组件。具体实现代码如下：

ConfigurationClassPostProcessor$ImportAwareBeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization(/*...*/)

ConfigurationClassPostProcessor#postProcessBeanDefinitionRegistry(/*...*/)

ConfigurationClassPostProcessor 在 Spring 启动时会扫描所有的 Java 配置类和自动配置类，并将所有的 @Bean 标注的方法、@ComponentScan 扫描到的组件，全部注册到 ConfigurableBeanFactory 中，其中对于 @Import 标注的注解，Spring 会递归扫描 @Import 中引入的配置类。

3.3、加载 Tomcat Web 容器

Spring Boot 启动时，会自动加载 Web 容器，其中最常用的就是 Tomcat Web 容器。首先，Spring Boot 会检查应用是否已经依赖于 Spring Boot Starter Web 模块。如果依赖已经存在，Spring Boot 会自动注册一个内置的 Tomcat Servlet 容器到 Spring 应用上下文中。具体代码实现如下：

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

上述代码中，SpringApplication.run() 方法就是用于加载 Spring Boot 应用上下文，并自动注册内置的 Tomcat Servlet 容器的。

3.4、启动 Tomcat Web 容器

在内置 Tomcat Servlet 容器注册完成后，Spring Boot 会自动启动 Tomcat Web 容器。在启动过程中，会根据应用配置文件中的信息，加载对应的 Servlet、过滤器等组件。

Tomcat Web 容器启动的具体代码实现如下：

TomcatServletWebServerFactory#createWebServer()

TomcatServletWebServerFactory#getWebServer()

TomcatServletWebServerFactory 是 Spring Boot 使用的嵌入式 Tomcat 容器的工厂。在 createWebServer() 方法中，会创建一个内置 Tomcat 容器。

在 getWebServer() 方法中，会对内置的 Tomcat 容器进行初始化和配置，包括设置 Tomcat 容器的端口号、上下文路径、硬盘缓存大小等等。最后，通过 Spring 应用上下文获取 Web 应用程序上下文，并将其与 Tomcat 容器相关联，从而使得 Tomcat Web 容器正式启动。

4、示例说明

下面，我们将通过两个示例说明 Spring Boot 加载 Tomcat Web 容器的过程。

4.1、使用 Maven 构建 Spring Boot 应用

首先，在 pom.xml 文件中添加如下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <version>2.5.4</version>
</dependency>

然后，在 Spring Boot 应用主类中添加如下代码：

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

运行上述代码，Spring Boot 就会自动加载内置的 Tomcat Servlet Web 容器，并启动 Spring Boot 应用。

4.2、自定义 Web 容器

通过 Spring Boot 自动加载的 Tomcat Servlet Web 容器，已经可以满足大多数 Web 应用程序的需求。但是，如果开发者需要自定义 Web 容器，就需要手动修改 Spring Boot 应用的配置文件。

下面的示例展示了如何通过配置文件，自定义 Web 容器。首先，在 pom.xml 文件中添加如下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
    <version>2.5.4</version>
</dependency>

然后，在 Spring Boot 应用主类中添加如下代码：

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }

    @Bean
    public ServletWebServerFactory servletContainer() {
        UndertowServletWebServerFactory factory = new UndertowServletWebServerFactory();
        return factory;
    }
}

在上述代码中，我们首先注入一个 ServletWebServerFactory 工厂，然后将其设置为 UndertowServletWebServerFactory 的实例。最后，Spring Boot 应用加载的就是手动配置的 Undertow Web 容器。

结论

在本篇文章中，我们通过对 Spring Boot 加载 Tomcat Web 容器的流程和源码分析，详细介绍了 Spring Boot 启动的工作原理和过程。同时，我们还提供了两个示例说明，分别介绍了如何使用 Maven 构建 Spring Boot 应用和如何自定义 Web 容器。