Servlet 容器的启动过程

我们已经知道， 一个 Web 应用对应一个 Context 容器，也就是 Servlet 运行时的 Servlet 容器，添加一个 Web 应用时将会创建一个 StandardContext 容器，并且给这个 Context 容器设置必要的参数，url 和 path 分别代表这个应用在 Tomcat 中的访问路径和这个应用实际的物理路径。

Tomcat 的启动逻辑

是基于观察者模式设计的，所有的容器都会继承 Lifecycle 接口，它管理者容器的整个生命周期，所有容器的的修改和状态的改变都会由它去通知已经注册的观察者（Listener）。

Servlet的生命周期

Servlet接口中主要方法有三个，分别是init、service和destroy。servlet的生命周期:

  1. 在servlet容器或web server启动时， 对servlet进行实例化，此时调用servlet的构造方法；servlet实例化后，调用该servlet实例的init方法，对servlet进行一些初始化处理，处理完成后，将该servlet注入到servlet容器中;
  2. 当client向web server或servlet容器请求servlet时，web server或servlet容器首先会根据请求的servlet名称去servlet容器中找对应的servlet，如果servlet不存在该名称对应的servlet，则向client响应请求不存在等信息，否则进行步骤3;
  3. 如果请求的servlet存在于servlet容器，则调用servlet的service方法，生成动态资源，响应给client; （记住，整个过程该servlet只有一个实例，即单例）；
  4. 当web server退出或servlet容器销毁时，调用servlet的destroy方法，最后唯一的sevlet实例将会被GC.

Servlet 规范中各interface的功能职责

  Servlet: 这个就不用说了，Servlet的核心，具体Servlet中方法的处理规范可见以上描述的Servlet的生命周期
  ServletConfig:  封装了对应的Servlet的相关配置信息，如servlet名字，servlet的初始参数以及Servlet所在的上下文对象，即ServletContext.  ServletConfig中的属性通常在Servlet初始化时进行初始化.
  ServletRequest:  封装了所有来自client端的请求信息，如请求参数、cookie、attribute、请求类型、请求方式（安全还是非安全等）等，同时ServletRequest中的还需要明确指定部分属性，如 请求内容的编码（可以自己设定）等.  进一步的解释，可以参照下一章对HttpServletRequest的分析.
  ServletResponse:  封装了server端资源到client端的所有相关信息，如 资源传输的buffer信息、响应的url地址信息、资源的编码信息等.
  ServletInputStream/BufferedReader:  读取ServletRequest所封装的信息的I/O接口，ServletInputStream,采用字节流的方式读取；BufferedReader,采用字符流的方式读取.
  ServletOutputSteam/PrintWriter:  将资源写入到client的I/O接口. ServletOutputSteam,采用字节流的方式进行写入;PrintWriter,采用字符流的方式进行写入.
  GenericServlet:  抽象类，它定义了一个Servlet的基本实现，虽然它是Servlet的基本实现，但是它是与协议无关的（即不依赖于http协议，也不依赖于其它应用层协议）.  一般，基于协议的Servlet，如httpservlet，通常会继承该类.
  RequestDispatcher:  我们在搭建web应用的过程中，可能会有这样的需求： 在当前servlet中处理完成后，需要导向（forwar）另外一个servlet或静态资源（html或text等），或者 是在当前servlet的处理过程中，需要将其它的资源包含（include）到当前的servlet资源里来。而RequestDisaptcher 接口中的forward和inluce方法就提供了实现以上两个需求的机制.

配置类 ContextConfig

负责整个 Web 应用配置的解析工作，最后将这个 Context 容器加到父容器 Host 中。

ContextConfig 的 init 方法将会主要完成以下工作：

  1. 创建用于解析 xml 配置文件的 contextDigester 对象
  2. 读取默认 context.xml 配置文件，如果存在解析它
  3. 读取默认 Host 配置文件，如果存在解析它
  4. 读取默认 Context 自身的配置文件，如果存在解析它
  5. 设置 Context 的 DocBase

ContextConfig 的 init 方法完成后，Context 容器的会执行 startInternal 方法，这个方法启动逻辑比较复杂，主要包括如下几个部分：

  1. 创建读取资源文件的对象
  2. 创建 ClassLoader 对象
  3. 设置应用的工作目录
  4. 启动相关的辅助类如：logger、realm、resources 等
  5. 修改启动状态，通知感兴趣的观察者（Web 应用的配置）
  6. 子容器的初始化
  7. 获取 ServletContext 并设置必要的参数
  8. 初始化“load on startup”的 Servlet

Web 应用的初始化工作

Web 应用的初始化工作是在 ContextConfig 的 configureStart 方法中实现的，应用的初始化主要是要解析 web.xml 文件，这个文件描述了一个 Web 应用的关键信息，也是一个 Web 应用的入口。

Tomcat 首先会找 globalWebXml 这个文件的搜索路径是在 engine 的工作目录下寻找以下两个文件中的任一个 org/apache/catalin/startup/NO_DEFAULT_XML 或 conf/web.xml。接着会找 hostWebXml 这个文件可能会在 System.getProperty("catalina.base")/conf/${EngineName}/${HostName}/web.xml.default，接着寻找应用的配置文件 examples/WEB-INF/web.xml。

web.xml 文件中的各个配置项将会被解析成相应的属性保存在 WebXml 对象中。如果当前应用支持 Servlet3.0，解析还将完成额外 9 项工作，这个额外的 9 项工作主要是为 Servlet3.0 新增的特性，包括 jar 包中的 META-INF/web-fragment.xml 的解析以及对 annotations 的支持。

接下去将会将 WebXml 对象中的属性设置到 Context 容器中，这里包括创建 Servlet 对象、filter、listener 等等。

Tomcat 一接受到请求首先将会创建 org.apache.coyote.Request 和 org.apache.coyote.Response，这两个类是 Tomcat 内部使用的描述一次请求和相应的信息类它们是一个轻量级的类，它们作用就是在服务器接收到请求后，经过简单解析将这个请求快速的分配给后续线程去处理，所以它们的对象很小，很容易被 JVM 回收。接下去当交给一个用户线程去处理这个请求时又创建 org.apache.catalina.connector. Request 和 org.apache.catalina.connector. Response 对象。这两个对象一直穿越整个 Servlet 容器直到要传给 Servlet，传给 Servlet 的是 Request 和 Response 的门面类 RequestFacade 和 RequestFacade，这里使用门面模式与前面一样都是基于同样的目的——封装容器中的数据。

Servlet 如何工作

当用户从浏览器向服务器发起一个请求，通常会包含如下信息：http://hostname: port /contextpath/servletpath，hostname 和 port 是用来与服务器建立 TCP 连接，而后面的 URL 才是用来选择服务器中那个子容器服务用户的请求。那服务器是如何根据这个 URL 来达到正确的 Servlet 容器中的呢？ Tomcat7.0 中这件事很容易解决，因为这种映射工作有专门一个类来完成的，这个就是 org.apache.tomcat.util.http.mapper，这个类保存了 Tomcat 的 Container 容器中的所有子容器的信息，当 org.apache.catalina.connector. Request 类在进入 Container 容器之前，mapper 将会根据这次请求的 hostnane 和 contextpath 将 host 和 context 容器设置到 Request 的 mappingData 属性中。所以当 Request 进入 Container 容器之前，它要访问那个子容器这时就已经确定了。

请求到达最终的 Servlet 还要完成一些步骤，必须要执行 Filter 链，以及要通知你在 web.xml 中定义的 listener。 接下去就要执行 Servlet 的 service 方法了，通常情况下，我们自己定义的 servlet 并不是直接去实现 javax.servlet.servlet 接口，而是去继承更简单的 HttpServlet 类或者 GenericServlet 类，我们可以有选择的覆盖相应方法去实现我们要完成的工作。

Servlet 的确已经能够帮我们完成所有的工作了，但是现在的 web 应用很少有直接将交互全部页面都用 servlet 来实现，而是采用更加高效的 MVC 框架来实现。这些 MVC 框架基本的原理都是将所有的请求都映射到一个 Servlet，然后去实现 service 方法，这个方法也就是 MVC 框架的入口。

当 Servlet 从 Servlet 容器中移除时，也就表明该 Servlet 的生命周期结束了，这时 Servlet 的 destroy 方法将被调用，做一些扫尾工作。

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