Tomcat - 原始碼分析準備和分析入口
上文我們介紹了Tomcat的架構設計,接下來我們便可以下載原始碼以及尋找原始碼入口了。@pdai
原始碼下載和編譯
首先是去官網下載Tomcat的原始碼和二進位制安裝包,我這裡分析最新的Tomcat9.0.39穩定版本https://tomcat.apache.org/download-90.cgi
下載二進位制包和原始碼
下載二進位制包的主要目的在於,讓我們回顧一下包中的內容;其次,在我們後面通過原始碼包編譯後,以方便和二進位制包進行對比。
- 下載兩個包
- 檢視二進位制包中主要模組
編譯原始碼
- 匯入IDEA
- 使用ant編譯
理解編譯後模組
這裡有兩點要注意下:第一:在編譯完之後,編譯輸出到哪裡了呢?第二:編譯後的結果是不是和我們下載的二進位制檔案對的上呢?
- 編譯的輸出在哪裡
- 編譯的輸出結果是否對的上,很顯然和上面的二進位制包一致
從啟動指令碼定位Tomcat原始碼入口
好了,到這裡我們基本上已經有準備好程式碼了,接下來便是尋找程式碼入口了。@pdai
startup.bat
當我們初學tomcat的時候, 肯定先要學習怎樣啟動tomcat. 在tomcat的bin目錄下有兩個啟動tomcat的檔案, 一個是startup.bat, 它用於windows環境下啟動tomcat; 另一個是startup.sh, 它用於linux環境下tomcat的啟動. 兩個檔案中的邏輯是一樣的, 我們只分析其中的startup.bat.
- startup.bat的原始碼: startup.bat檔案實際上就做了一件事情: 啟動catalina.bat.
@echo off
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rem
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rem WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
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rem ---------------------------------------------------------------------------
rem Start script for the CATALINA Server
rem ---------------------------------------------------------------------------
setlocal
rem Guess CATALINA_HOME if not defined
set "CURRENT_DIR=%cd%"
if not "%CATALINA_HOME%" == "" goto gotHome
set "CATALINA_HOME=%CURRENT_DIR%"
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
cd ..
set "CATALINA_HOME=%cd%"
cd "%CURRENT_DIR%"
:gotHome
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
echo The CATALINA_HOME environment variable is not defined correctly
echo This environment variable is needed to run this program
goto end
:okHome
set "EXECUTABLE=%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat"
rem Check that target executable exists
if exist "%EXECUTABLE%" goto okExec
echo Cannot find "%EXECUTABLE%"
echo This file is needed to run this program
goto end
:okExec
rem Get remaining unshifted command line arguments and save them in the
set CMD_LINE_ARGS=
:setArgs
if ""%1""=="""" goto doneSetArgs
set CMD_LINE_ARGS=%CMD_LINE_ARGS% %1
shift
goto setArgs
:doneSetArgs
call "%EXECUTABLE%" start %CMD_LINE_ARGS%
:end
- 當然如果你感興趣,不妨也可以看下上面指令碼的含義
- .bat檔案中@echo是列印指令, 用於控制檯輸出資訊, rem是註釋符.
- 跳過開頭的註釋, 我們來到配置CATALINA_HOME的程式碼段, 執行startup.bat檔案首先會設定CATALINA_HOME.
set "CURRENT_DIR=%cd%" if not "%CATALINA_HOME%" == "" goto gotHome set "CATALINA_HOME=%CURRENT_DIR%" if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome cd .. set "CATALINA_HOME=%cd%" cd "%CURRENT_DIR%" :gotHome if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome echo The CATALINA_HOME environment variable is not defined correctly echo This environment variable is needed to run this program goto end :okHome
- 先通過set指令把當前目錄設定到一個名為CURRENT_DIR的變數中,
- 如果系統中配置過CATALINA_HOME則跳到gotHome程式碼段. 正常情況下我們的電腦都沒有配置CATALINA_HOME, 所以往下執行, 把當前目錄設定為CATALINA_HOME.
- 然後判斷CATALINA_HOME目錄下是否存在catalina.bat檔案, 如果存在就跳到okHome程式碼塊.
- 在okHome中, 會把catalina.bat檔案的的路徑賦給一個叫EXECUTABLE的變數, 然後會進一步判斷這個路徑是否存在, 存在則跳轉到okExec程式碼塊, 不存在的話會在控制檯輸出一些錯誤資訊.
- 在okExec中, 會把setArgs程式碼塊的返回結果賦值給CMD_LINE_ARGS變數, 這個變數用於儲存啟動引數.
- setArgs中首先會判斷是否有引數, (if ""%1""==""""判斷第一個引數是否為空), 如果沒有引數則相當於引數項為空. 如果有引數則迴圈遍歷所有的引數(每次拼接第一個引數).
- 最後執行call "%EXECUTABLE%" start %CMD_LINE_ARGS%, 也就是說執行catalina.bat檔案, 如果有引數則帶上引數.
這樣看來, 在windows下啟動tomcat未必一定要通過startup.bat, 用catalina.bat start也是可以的.
catalina.bat
catalina的指令碼有點多,我們分開看:
- 跳過開頭的註釋, 我們來到下面的程式碼段:
setlocal
rem Suppress Terminate batch job on CTRL+C
if not ""%1"" == ""run"" goto mainEntry
if "%TEMP%" == "" goto mainEntry
if exist "%TEMP%\%~nx0.run" goto mainEntry
echo Y>"%TEMP%\%~nx0.run"
if not exist "%TEMP%\%~nx0.run" goto mainEntry
echo Y>"%TEMP%\%~nx0.Y"
call "%~f0" %* <"%TEMP%\%~nx0.Y"
rem Use provided errorlevel
set RETVAL=%ERRORLEVEL%
del /Q "%TEMP%\%~nx0.Y" >NUL 2>&1
exit /B %RETVAL%
:mainEntry
del /Q "%TEMP%\%~nx0.run" >NUL 2>&1
- 大多情況下我們啟動tomcat都沒有設定引數, 所以直接跳到mainEntry程式碼段, 刪除了一個臨時檔案後, 繼續往下執行.
rem Guess CATALINA_HOME if not defined
set "CURRENT_DIR=%cd%"
if not "%CATALINA_HOME%" == "" goto gotHome
set "CATALINA_HOME=%CURRENT_DIR%"
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
cd ..
set "CATALINA_HOME=%cd%"
cd "%CURRENT_DIR%"
:gotHome
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
echo The CATALINA_HOME environment variable is not defined correctly
echo This environment variable is needed to run this program
goto end
:okHome
rem Copy CATALINA_BASE from CATALINA_HOME if not defined
if not "%CATALINA_BASE%" == "" goto gotBase
set "CATALINA_BASE=%CATALINA_HOME%"
- 可以看到這段程式碼與startup.bat中開頭的程式碼相似, 在確定CATALINA_HOME下有catalina.bat後把CATALINA_HOME賦給變數CATALINA_BASE.
rem Get standard environment variables
if not exist "%CATALINA_BASE%\bin\setenv.bat" goto checkSetenvHome
call "%CATALINA_BASE%\bin\setenv.bat"
goto setenvDone
:checkSetenvHome
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\setenv.bat" call "%CATALINA_HOME%\bin\setenv.bat"
:setenvDone
rem Get standard Java environment variables
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\setclasspath.bat" goto okSetclasspath
echo Cannot find "%CATALINA_HOME%\bin\setclasspath.bat"
echo This file is needed to run this program
goto end
:okSetclasspath
call "%CATALINA_HOME%\bin\setclasspath.bat" %1
if errorlevel 1 goto end
rem Add on extra jar file to CLASSPATH
rem Note that there are no quotes as we do not want to introduce random
rem quotes into the CLASSPATH
if "%CLASSPATH%" == "" goto emptyClasspath
set "CLASSPATH=%CLASSPATH%;"
:emptyClasspath
set "CLASSPATH=%CLASSPATH%%CATALINA_HOME%\bin\bootstrap.jar"
上面這段程式碼依次執行了setenv.bat和setclasspath.bat檔案, 目的是獲得CLASSPATH, 相信會Java的同學應該都會在配置環境變數時都配置過classpath, 系統拿到classpath路徑後把它和CATALINA_HOME拼接在一起, 最終定位到一個叫bootstrap.jar的檔案. 雖然後面還有很多程式碼, 但是這裡必須暫停提示一下: bootstrap.jar將是我們啟動tomcat的環境.
- 接下來從gotTmpdir程式碼塊到noEndorsedVar程式碼塊進行了一些配置, 由於不是主要內容暫且跳過.
echo Using CATALINA_BASE: "%CATALINA_BASE%"
echo Using CATALINA_HOME: "%CATALINA_HOME%"
echo Using CATALINA_TMPDIR: "%CATALINA_TMPDIR%"
if ""%1"" == ""debug"" goto use_jdk
echo Using JRE_HOME: "%JRE_HOME%"
goto java_dir_displayed
:use_jdk
echo Using JAVA_HOME: "%JAVA_HOME%"
:java_dir_displayed
echo Using CLASSPATH: "%CLASSPATH%"
set _EXECJAVA=%_RUNJAVA%
set MAINCLASS=org.apache.catalina.startup.Bootstrap
set ACTION=start
set SECURITY_POLICY_FILE=
set DEBUG_OPTS=
set JPDA=
if not ""%1"" == ""jpda"" goto noJpda
set JPDA=jpda
if not "%JPDA_TRANSPORT%" == "" goto gotJpdaTransport
set JPDA_TRANSPORT=dt_socket
:gotJpdaTransport
if not "%JPDA_ADDRESS%" == "" goto gotJpdaAddress
set JPDA_ADDRESS=8000
:gotJpdaAddress
if not "%JPDA_SUSPEND%" == "" goto gotJpdaSuspend
set JPDA_SUSPEND=n
:gotJpdaSuspend
if not "%JPDA_OPTS%" == "" goto gotJpdaOpts
set JPDA_OPTS=-agentlib:jdwp=transport=%JPDA_TRANSPORT%,address=%JPDA_ADDRESS%,server=y,suspend=%JPDA_SUSPEND%
:gotJpdaOpts
shift
:noJpda
if ""%1"" == ""debug"" goto doDebug
if ""%1"" == ""run"" goto doRun
if ""%1"" == ""start"" goto doStart
if ""%1"" == ""stop"" goto doStop
if ""%1"" == ""configtest"" goto doConfigTest
if ""%1"" == ""version"" goto doVersion
- 接下來, 我們能看到一些重要的資訊, 其中的重點是:
set _EXECJAVA=%_RUNJAVA%, 設定了jdk中bin目錄下的java.exe檔案路徑.
set MAINCLASS=org.apache.catalina.startup.Bootstrap, 設定了tomcat的啟動類為Bootstrap這個類. (後面會分析這個類)
set ACTION=start設定tomcat啟動
大家可以留意這些引數, 最後執行tomcat的啟動時會用到.
if not ""%1"" == ""jpda"" goto noJpda
set JPDA=jpda
if not "%JPDA_TRANSPORT%" == "" goto gotJpdaTransport
set JPDA_TRANSPORT=dt_socket
:gotJpdaTransport
if not "%JPDA_ADDRESS%" == "" goto gotJpdaAddress
set JPDA_ADDRESS=8000
:gotJpdaAddress
if not "%JPDA_SUSPEND%" == "" goto gotJpdaSuspend
set JPDA_SUSPEND=n
:gotJpdaSuspend
if not "%JPDA_OPTS%" == "" goto gotJpdaOpts
set JPDA_OPTS=-agentlib:jdwp=transport=%JPDA_TRANSPORT%,address=%JPDA_ADDRESS%,server=y,suspend=%JPDA_SUSPEND%
:gotJpdaOpts
shift
:noJpda
if ""%1"" == ""debug"" goto doDebug
if ""%1"" == ""run"" goto doRun
if ""%1"" == ""start"" goto doStart
if ""%1"" == ""stop"" goto doStop
if ""%1"" == ""configtest"" goto doConfigTest
if ""%1"" == ""version"" goto doVersion
- 接著判斷第一個引數是否是jpda, 是則進行一些設定. 而正常情況下第一個引數是start, 所以跳過這段程式碼. 接著會判斷第一個引數的內容, 根據判斷, 我們會跳到doStart程式碼段. (有餘力的同學不妨看下debug, run等啟動方式)
:doStart
shift
if "%TITLE%" == "" set TITLE=Tomcat
set _EXECJAVA=start "%TITLE%" %_RUNJAVA%
if not ""%1"" == ""-security"" goto execCmd
shift
echo Using Security Manager
set "SECURITY_POLICY_FILE=%CATALINA_BASE%\conf\catalina.policy"
goto execCmd
- 可以看到doStart中無非也是設定一些引數, 最終會跳轉到execCmd程式碼段
:execCmd
rem Get remaining unshifted command line arguments and save them in the
set CMD_LINE_ARGS=
:setArgs
if ""%1""=="""" goto doneSetArgs
set CMD_LINE_ARGS=%CMD_LINE_ARGS% %1
shift
goto setArgs
:doneSetArgs
可以看到這段程式碼也是在拼接引數, 把引數拼接到一個叫CMD_LINE_ARGS的變數中, 接下來就是catalina最後的一段程式碼了.
rem Execute Java with the applicable properties
if not "%JPDA%" == "" goto doJpda
if not "%SECURITY_POLICY_FILE%" == "" goto doSecurity
%_EXECJAVA% %LOGGING_CONFIG% %LOGGING_MANAGER% %JAVA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -D%ENDORSED_PROP%="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%
goto end
:doSecurity
%_EXECJAVA% %LOGGING_CONFIG% %LOGGING_MANAGER% %JAVA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -D%ENDORSED_PROP%="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Djava.security.manager -Djava.security.policy=="%SECURITY_POLICY_FILE%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%
goto end
:doJpda
if not "%SECURITY_POLICY_FILE%" == "" goto doSecurityJpda
%_EXECJAVA% %LOGGING_CONFIG% %LOGGING_MANAGER% %JAVA_OPTS% %JPDA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -D%ENDORSED_PROP%="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%
goto end
:doSecurityJpda
%_EXECJAVA% %LOGGING_CONFIG% %LOGGING_MANAGER% %JAVA_OPTS% %JPDA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -D%ENDORSED_PROP%="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Djava.security.manager -Djava.security.policy=="%SECURITY_POLICY_FILE%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%
goto end
:end
- 跳過前面兩行判斷後, 來到了關鍵語句:
%_EXECJAVA% %LOGGING_CONFIG% %LOGGING_MANAGER% %JAVA_OPTS% %CATALINA_OPTS% %DEBUG_OPTS% -D%ENDORSED_PROP%="%JAVA_ENDORSED_DIRS%" -classpath "%CLASSPATH%" -Dcatalina.base="%CATALINA_BASE%" -Dcatalina.home="%CATALINA_HOME%" -Djava.io.tmpdir="%CATALINA_TMPDIR%" %MAINCLASS% %CMD_LINE_ARGS% %ACTION%
_EXECJAVA也就是_RUNJAVA, 也就是平時說的java指令, 但在之前的doStart程式碼塊中把_EXECJAVA改為了start "%TITLE%" %_RUNJAVA%, 所以系統會另啟一個命令列視窗, 名字叫Tomcat.
在拼接一系列引數後, 我們會看見%MAINCLASS%, 也就是org.apache.catalina.startup.Bootstrap啟動類, 拼接完啟動引數後, 最後拼接的是%ACTION%, 也就是start.
總結:
- catalina.bat最終執行了Bootstrap類中的main方法.
- 我們可以通過設定不同的引數讓tomcat以不同的方式執行. 在ide中我們是可以選擇debug等模式啟動tomcat的, 也可以為其配置引數, 在catalina.bat中我們看到了啟動tomcat背後的運作流程.
參考文章
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