你可能不那么知道的Tomcat生命周期管理 | 博学谷狂野架构师

Tomcat生命周期管理

各种组件如何统一管理

Tomcat的架构设计是清晰的、模块化、它拥有很多组件，加入在启动Tomcat时一个一个组件启动，很容易遗漏组件，同时还会对后面的动态组件拓展带来麻烦。如果采用我们传统的方式的话，组件在启动过程中如果发生异常，会很难管理，比如你的下一个组件调用了start方法，但是如果它的上级组件还没有start甚至还没有init的话，Tomcat的启动会非常难管理，因此，Tomcat的设计者提出一个解决方案：用Lifecycle管理启动，停止、关闭。

生命周期统一接口

Tomcat内部架构中各个核心组件有包含与被包含关系，例如：Server包含了Service.Service又包含了Container和Connector,这个结构有一点像数据结构中的树，树的根结点没有父节点，其他节点有且仅有一个父节点，每一个父节点有0至多个子节点。所以，我们可以通过父容器启动它的子容器，这样只要启动根容器，就可以把其他所有的容器都启动，从而达到了统一的启动，停止、关闭的效果。

所有所有组件有一个统一的接口——Lifecycle,把所有的启动、停止、关闭、生命周期相关的方法都组织到一起，就可以很方便管理Tomcat各个容器组件的生命周期。

Lifecycle其实就是定义了一些状态常量和几个方法，主要方法是init,start,stop三个方法。

例如：Tomcat的Server组件的init负责遍历调用其包含所有的Service组件的init方法。

注意：Server只是一个接口，实现类为StandardServer,有意思的是，StandardServer没有init方法，init方法是在哪里，其实是在它的父类LifecycleBase中，这个类就是统一的生命周期管理。

COPYpublic class StandardService extends LifecycleMBeanBase implements Service    public abstract class LifecycleMBeanBase extends LifecycleBase        implements JmxEnabled

LifecycleBase

COPYpublic abstract class LifecycleBase implements Lifecycle {      @Override    public final synchronized void init() throws LifecycleException {        //这个就是为了防止 组件启动的顺序不对        if (!state.equals(LifecycleState.NEW)) {            invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT);        }        try {            //只打印核心组件            if(this.getClass().getName().startsWith("org.apache.catalina.core")||this.getClass().getName().startsWith("org.apache.catalina.connector")){                System.out.println(this.getClass()+"--init()");            }            setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZING, null, false);            //调用子类的initInternal方法            initInternal();            setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZED, null, false);        } catch (Throwable t) {            handleSubClassException(t, "lifecycleBase.initFail", toString());        }    }   }

所以StandardServer最终只会调用到initInternal方法，这个方法会初始化子容器Service的init方法

为什么LifecycleBase这么玩，其实很多架构源码都是这么玩的，包括JDK的容器源码都是这么玩的，一个类，有一个接口，同时抽象一个抽象骨架类，把通用的实现放在抽象骨架类中，这样设计就方便组件的管理，使用LifecycleBase骨架抽象类，在抽象方法中就可以进行统一的处理。

LifeCycle源码分析作用

组件生命周期方法的通用接口。 Catalina组件可以实现此接口（以及它们支持的功能的适当接口），以便提供一致的机制来启动和停止组件

状态图

Tomcat中的事件触发是通过这些状态来判定的。

COPY*            start() *  ----------------------------- *  |                           | *  | init()                    | * NEW -»-- INITIALIZING        | * | |           |              |     ------------------«----------------------- * | |           |auto          |     |                                        | * | |          \|/    start() \|/   \|/     auto          auto         stop() | * | |      INITIALIZED --»-- STARTING_PREP --»- STARTING --»- STARTED --»---  | * | |         |                                                            |  | * | |destroy()|                                                            |  | * | --»-----«--    ------------------------«--------------------------------  ^ * |     |          |                                                          | * |     |         \|/          auto                 auto              start() | * |     |     STOPPING_PREP ----»---- STOPPING ------»----- STOPPED -----»----- * |    \|/                               ^                     |  ^ * |     |               stop()           |                     |  | * |     |       --------------------------                     |  | * |     |       |                                              |  | * |     |       |    destroy()                       destroy() |  | * |     |    FAILED ----»------ DESTROYING ---«-----------------  | * |     |                        ^     |                          | * |     |     destroy()          |     |auto                      | * |     --------»-----------------    \|/                         | * |                                 DESTROYED                     | * |                                                               | * |                            stop()                             | * ----»-----------------------------»------------------------------

接口定义

Lifecycle接口统一管理Tomcat生命周期。一共做了4件事：

定义13个string类型常量，用于LifecycleEvent时间的type属性中，用于区分组件发出的LifecycleEvent事件时的状态。
定义三个管理监听器的方法，addLifecycleListener、findLifecycleListeners、removeLifecycleListener。
定义4个生命周期的方法，init、start、stop、destory，用于执行生命周期的各个阶段的操作。
定义了获取当前状态的两个方法，getState、getStateName、用于获取当前的状态。

COPYpublic interface Lifecycle {    // 13个状态常量值    public static final String BEFORE_INIT_EVENT = "before_init";    public static final String AFTER_INIT_EVENT = "after_init";    public static final String START_EVENT = "start";    public static final String BEFORE_START_EVENT = "before_start";    public static final String AFTER_START_EVENT = "after_start";    public static final String STOP_EVENT = "stop";    public static final String BEFORE_STOP_EVENT = "before_stop";    public static final String AFTER_STOP_EVENT = "after_stop";    public static final String AFTER_DESTROY_EVENT = "after_destroy";    public static final String BEFORE_DESTROY_EVENT = "before_destroy";    public static final String PERIODIC_EVENT = "periodic";    public static final String CONFIGURE_START_EVENT = "configure_start";    public static final String CONFIGURE_STOP_EVENT = "configure_stop";    // 3个监听器方法    public void addLifecycleListener(LifecycleListener listener);    public LifecycleListener[] findLifecycleListeners();    public void removeLifecycleListener(LifecycleListener listener);    // 4个生命周期方法    public void init() throws LifecycleException;    public void start() throws LifecycleException;    public void stop() throws LifecycleException;    public void destroy() throws LifecycleException;    // 2个当前状态方法    public LifecycleState getState();    public String getStateName();}

默认实现类

COPYpublic abstract class LifecycleBase implements Lifecycle {    // 源组件的当前状态,不同状态触发不同事件    private volatile LifecycleState state = LifecycleState.NEW;}

监听器相关方法

事件监听器需要三个参与者：

事件对象：用于封装事件的信息，在事件监听器接口的同一方法中作为参数使用，继承自java.util.EventObject类。
事件源：触发事件的源头，不同事件源触发不同事件类型。
事件监听器：负责监听事件源发出的事件。实现 java.util.EventListener 接口。

COPY// 用于事件通知的已注册LifecycleListener列表private final List lifecycleListeners =     new CopyOnWriteArrayList();@Overridepublic void addLifecycleListener(LifecycleListener listener) {    lifecycleListeners.add(listener);}@Overridepublic LifecycleListener[] findLifecycleListeners() {    return lifecycleListeners.toArray(new LifecycleListener[0]);}@Overridepublic void removeLifecycleListener(LifecycleListener listener) {    lifecycleListeners.remove(listener);}// 子类根据当前状态触发不同事件，实现不同操作protected void fireLifecycleEvent(String type, Object data) {    LifecycleEvent event = new LifecycleEvent(this, type, data);    for (LifecycleListener listener : lifecycleListeners) {        listener.lifecycleEvent(event);    }}

生命周期方法

LifecycleBase 类是Lifecycle 接口的默认实现，所有实现了生命周期的组件都直接或者间接的继承自LifecycleBase。

init方法

COPY@Overridepublic final synchronized void init() throws LifecycleException {    // 只有 NEW 状态可以调用    if (!state.equals(LifecycleState.NEW)) {        invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT);    }    // 设置 生命周期状态 -- INITIALIZING，触发相应事件    setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZING, null, false);    // 模板方法，由具体子类实现    initInternal();    // 执行完成，设置生命周期状态 -- INITIALIZED，触发相应事件    setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZED, null, false);}

Start方法

COPY@Overridepublic final synchronized void start() throws LifecycleException {    // 此三种状态不执行    if (LifecycleState.STARTING_PREP.equals(state) ||              LifecycleState.STARTING.equals(state) ||        LifecycleState.STARTED.equals(state)) {        return;    }    // NEW 状态 执行 init 方法    if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {        init();    // 启动失败，调用 stop 方法    } else if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {        stop();    // 其它状态，非法操作    } else if (!state.equals(LifecycleState.INITIALIZED) &&            !state.equals(LifecycleState.STOPPED)) {        throw new LifecycleException()    }    // 设置启动状态为 STARTING_PREP【开始准备】    setStateInternal(LifecycleState.STARTING_PREP, null, false);    startInternal();    // 调用完成后判断组件启动状态    if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {        stop();    } else if (!state.equals(LifecycleState.STARTING)) {        throw new LifecycleException();    } else {        setStateInternal(LifecycleState.STARTED, null, false);    }}

stop方法

COPY@Overridepublic final synchronized void stop() throws LifecycleException {    // STOPPING_PREP、STOPPING、STOPPED此三种状态不予执行    if (LifecycleState.STOPPING_PREP.equals(state) ||         LifecycleState.STOPPING.equals(state) ||        LifecycleState.STOPPED.equals(state)) {        return;    }    // 如果状态为 NEW、修改为 STOPPED    if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {        state = LifecycleState.STOPPED;        return;    }    // 不为 STARTED、FAILED 2种状态，抛出异常    if (!state.equals(LifecycleState.STARTED) &&         !state.equals(LifecycleState.FAILED)) {        throw new LifecycleException();    }    try {        // 启动失败，触发事件，否则设置生命周期状态        if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {            fireLifecycleEvent(BEFORE_STOP_EVENT, null);        } else {            setStateInternal(LifecycleState.STOPPING_PREP, null, false);        }        // 调用模板方法        stopInternal();        if (!state.equals(LifecycleState.STOPPING) &&             !state.equals(LifecycleState.FAILED)) {            throw new LifecycleException();        }        setStateInternal(LifecycleState.STOPPED, null, false);    } catch (Throwable t) {        setStateInternal(LifecycleState.FAILED, null, false);        throw new LifecycleException();    } finally {        if (this instanceof Lifecycle.SingleUse) {            setStateInternal(LifecycleState.STOPPED, null, false);            destroy();        }    }}

destroy方法

COPY@Overridepublic final synchronized void destroy() throws LifecycleException {    // 启动失败，先调用 stop 方法    if (LifecycleState.FAILED.equals(state)) {        stop();    }    // DESTROYING、DESTROYED不执行了    if (LifecycleState.DESTROYING.equals(state) ||        LifecycleState.DESTROYED.equals(state)) {        return;    }    // 非法状态    if (!state.equals(LifecycleState.STOPPED) &&        !state.equals(LifecycleState.FAILED) &&        !state.equals(LifecycleState.NEW) &&        !state.equals(LifecycleState.INITIALIZED)) {        throw new LifecycleException();    }    try {        setStateInternal(LifecycleState.DESTROYING, null, false);        destroyInternal();        setStateInternal(LifecycleState.DESTROYED, null, false);    } catch (Throwable t) {        setStateInternal(LifecycleState.FAILED, null, false);        throw new LifecycleException();    }}

设置状态方法

COPYprivate synchronized void setStateInternal(LifecycleState state,        Object data, boolean check) throws LifecycleException {    // 检查参数    if (check) {        if (state == null) {            throw new LifecycleException();            return;        }        if (!(state == LifecycleState.FAILED ||                (this.state == LifecycleState.STARTING_PREP &&                        state == LifecycleState.STARTING) ||                (this.state == LifecycleState.STOPPING_PREP &&                        state == LifecycleState.STOPPING) ||                (this.state == LifecycleState.FAILED &&                        state == LifecycleState.STOPPING))) {            throw new LifecycleException();        }    }    this.state = state;    String lifecycleEvent = state.getLifecycleEvent();    if (lifecycleEvent != null) {        fireLifecycleEvent(lifecycleEvent, data);    }}

监听机制

事件监听器需要三个参与者：

事件对象—用于封装事件的信息，在事件监听器接口的统一方法中作为参数，一般继承 java.util.EventObjecct类。
事件源—触发事件对的源头，不同事件源触发不同事件。
事件监听器—负责监听事件源发出的事件，发生事件时，事件源调用事件监听器的统一方法处理。监听器一般实现java.util.EventListener接口。

COPYpublic final class LifecycleEvent extends java.util.EventObject {    public LifecycleEvent(Lifecycle lifecycle, String type, Object data) {        super(lifecycle);        this.type = type;        this.data = data;    }}COPYpublic interface LifecycleListener {    public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event);}COPYpublic class HostConfig implements LifecycleListener {    @Override    public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {        try {            host = (Host) event.getLifecycle();            if (host instanceof StandardHost) {                setCopyXML(((StandardHost) host).isCopyXML());                setDeployXML(((StandardHost) host).isDeployXML());                setUnpackWARs(((StandardHost) host).isUnpackWARs());                setContextClass(((StandardHost) host).getContextClass());            }        } catch (ClassCastException e) {            return;        }        // Process the event that has occurred        if (event.getType().equals(Lifecycle.PERIODIC_EVENT)) {            check();        } else if (event.getType().equals(Lifecycle.BEFORE_START_EVENT)) {            beforeStart();        } else if (event.getType().equals(Lifecycle.START_EVENT)) {            start();        } else if (event.getType().equals(Lifecycle.STOP_EVENT)) {            stop();        }    }}COPY// LifecycleBase.startInternalthis.state = state;String lifecycleEvent = state.getLifecycleEvent();if (lifecycleEvent != null) {    fireLifecycleEvent(lifecycleEvent, data);}protected void fireLifecycleEvent(String type, Object data) {    LifecycleEvent event = new LifecycleEvent(this, type, data);    for (LifecycleListener listener : lifecycleListeners) {        listener.lifecycleEvent(event);    }}

模板方法

四个模板方法，由子类具体实现

COPYprotected abstract void initInternal() throws LifecycleException;protected abstract void startInternal() throws LifecycleException;protected abstract void stopInternal() throws LifecycleException;protected abstract void destroyInternal() throws LifecycleException;

总结

通过提供init、start、stop、destory方法，通过相应的模板方法【模板设计模式】，提供组件的统一生命周期的管理、事件调度。

本文由传智教育博学谷狂野架构师教研团队发布。
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