gitbook/深入拆解Tomcat & Jetty/docs/107590.md
2022-09-03 22:05:03 +08:00

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# 28 | 新特性:Spring Boot如何使用内嵌式的Tomcat和Jetty?
为了方便开发和部署,Spring Boot在内部启动了一个嵌入式的Web容器。我们知道Tomcat和Jetty是组件化的设计,要启动Tomcat或者Jetty其实就是启动这些组件。在Tomcat独立部署的模式下,我们通过startup脚本来启动Tomcat,Tomcat中的Bootstrap和Catalina会负责初始化类加载器,并解析`server.xml`和启动这些组件。
在内嵌式的模式下,Bootstrap和Catalina的工作就由Spring Boot来做了,Spring Boot调用了Tomcat和Jetty的API来启动这些组件。那Spring Boot具体是怎么做的呢?而作为程序员,我们如何向Spring Boot中的Tomcat注册Servlet或者Filter呢?我们又如何定制内嵌式的Tomcat?今天我们就来聊聊这些话题。
## Spring Boot中Web容器相关的接口
既然要支持多种Web容器,Spring Boot对内嵌式Web容器进行了抽象,定义了**WebServer**接口:
```
public interface WebServer {
void start() throws WebServerException;
void stop() throws WebServerException;
int getPort();
}
```
各种Web容器比如Tomcat和Jetty需要去实现这个接口。
Spring Boot还定义了一个工厂**ServletWebServerFactory**来创建Web容器,返回的对象就是上面提到的WebServer。
```
public interface ServletWebServerFactory {
WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers);
}
```
可以看到getWebServer有个参数,类型是**ServletContextInitializer**。它表示ServletContext的初始化器,用于ServletContext中的一些配置:
```
public interface ServletContextInitializer {
void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException;
}
```
这里请注意,上面提到的getWebServer方法会调用ServletContextInitializer的onStartup方法,也就是说如果你想在Servlet容器启动时做一些事情,比如注册你自己的Servlet,可以实现一个ServletContextInitializer,在Web容器启动时,Spring Boot会把所有实现了ServletContextInitializer接口的类收集起来,统一调它们的onStartup方法。
为了支持对内嵌式Web容器的定制化,Spring Boot还定义了**WebServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor**接口,它是一个BeanPostProcessor,它在postProcessBeforeInitialization过程中去寻找Spring容器中WebServerFactoryCustomizer类型的Bean,并依次调用WebServerFactoryCustomizer接口的customize方法做一些定制化。
```
public interface WebServerFactoryCustomizer<T extends WebServerFactory> {
void customize(T factory);
}
```
## 内嵌式Web容器的创建和启动
铺垫了这些接口,我们再来看看Spring Boot是如何实例化和启动一个Web容器的。我们知道,Spring的核心是一个ApplicationContext,它的抽象实现类AbstractApplicationContext实现了著名的**refresh**方法,它用来新建或者刷新一个ApplicationContext,在refresh方法中会调用onRefresh方法,AbstractApplicationContext的子类可以重写这个onRefresh方法,来实现特定Context的刷新逻辑,因此ServletWebServerApplicationContext就是通过重写onRefresh方法来创建内嵌式的Web容器,具体创建过程是这样的:
```
@Override
protected void onRefresh() {
super.onRefresh();
try {
//重写onRefresh方法,调用createWebServer创建和启动Tomcat
createWebServer();
}
catch (Throwable ex) {
}
}
//createWebServer的具体实现
private void createWebServer() {
//这里WebServer是Spring Boot抽象出来的接口,具体实现类就是不同的Web容器
WebServer webServer = this.webServer;
ServletContext servletContext = this.getServletContext();
//如果Web容器还没创建
if (webServer == null && servletContext == null) {
//通过Web容器工厂来创建
ServletWebServerFactory factory = this.getWebServerFactory();
//注意传入了一个"SelfInitializer"
this.webServer = factory.getWebServer(new ServletContextInitializer[]{this.getSelfInitializer()});
} else if (servletContext != null) {
try {
this.getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
} catch (ServletException var4) {
...
}
}
this.initPropertySources();
}
```
再来看看getWebServer具体做了什么,以Tomcat为例,主要调用Tomcat的API去创建各种组件:
```
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
//1.实例化一个Tomcat,可以理解为Server组件。
Tomcat tomcat = new Tomcat();
//2. 创建一个临时目录
File baseDir = this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory : this.createTempDir("tomcat");
tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
//3.初始化各种组件
Connector connector = new Connector(this.protocol);
tomcat.getService().addConnector(connector);
this.customizeConnector(connector);
tomcat.setConnector(connector);
tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
this.configureEngine(tomcat.getEngine());
//4. 创建定制版的"Context"组件。
this.prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
return this.getTomcatWebServer(tomcat);
}
```
你可能好奇prepareContext方法是做什么的呢?这里的Context是指**Tomcat中的Context组件**,为了方便控制Context组件的行为,Spring Boot定义了自己的TomcatEmbeddedContext,它扩展了Tomcat的StandardContext:
```
class TomcatEmbeddedContext extends StandardContext {}
```
## 注册Servlet的三种方式
**1\. Servlet注解**
在Spring Boot启动类上加上@ServletComponentScan注解后,使用@WebServlet、@WebFilter、@WebListener标记的Servlet、Filter、Listener就可以自动注册到Servlet容器中,无需其他代码,我们通过下面的代码示例来理解一下。
```
@SpringBootApplication
@ServletComponentScan
public class xxxApplication
{}
```
```
@WebServlet("/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {}
```
在Web应用的入口类上加上@ServletComponentScan,并且在Servlet类上加上@WebServlet,这样Spring Boot会负责将Servlet注册到内嵌的Tomcat中。
**2\. ServletRegistrationBean**
同时Spring Boot也提供了ServletRegistrationBean、FilterRegistrationBean和ServletListenerRegistrationBean这三个类分别用来注册Servlet、Filter、Listener。假如要注册一个Servlet,可以这样做:
```
@Bean
public ServletRegistrationBean servletRegistrationBean() {
return new ServletRegistrationBean(new HelloServlet(),"/hello");
}
```
这段代码实现的方法返回一个ServletRegistrationBean,并将它当作Bean注册到Spring中,因此你需要把这段代码放到Spring Boot自动扫描的目录中,或者放到@Configuration标识的类中。
**3\. 动态注册**
你还可以创建一个类去实现前面提到的ServletContextInitializer接口,并把它注册为一个Bean,Spring Boot会负责调用这个接口的onStartup方法。
```
@Component
public class MyServletRegister implements ServletContextInitializer {
@Override
public void onStartup(ServletContext servletContext) {
//Servlet 3.0规范新的API
ServletRegistration myServlet = servletContext
.addServlet("HelloServlet", HelloServlet.class);
myServlet.addMapping("/hello");
myServlet.setInitParameter("name", "Hello Servlet");
}
}
```
这里请注意两点:
* ServletRegistrationBean其实也是通过ServletContextInitializer来实现的,它实现了ServletContextInitializer接口。
* 注意到onStartup方法的参数是我们熟悉的ServletContext,可以通过调用它的addServlet方法来动态注册新的Servlet,这是Servlet 3.0以后才有的功能。
## Web容器的定制
我们再来考虑一个问题,那就是如何在Spring Boot中定制Web容器。在Spring Boot 2.0中,我们可以通过两种方式来定制Web容器。
**第一种方式**是通过通用的Web容器工厂ConfigurableServletWebServerFactory,来定制一些Web容器通用的参数:
```
@Component
public class MyGeneralCustomizer implements
WebServerFactoryCustomizer<ConfigurableServletWebServerFactory> {
public void customize(ConfigurableServletWebServerFactory factory) {
factory.setPort(8081);
factory.setContextPath("/hello");
}
}
```
**第二种方式**是通过特定Web容器的工厂比如TomcatServletWebServerFactory来进一步定制。下面的例子里,我们给Tomcat增加一个Valve,这个Valve的功能是向请求头里添加traceid,用于分布式追踪。TraceValve的定义如下:
```
class TraceValve extends ValveBase {
@Override
public void invoke(Request request, Response response) throws IOException, ServletException {
request.getCoyoteRequest().getMimeHeaders().
addValue("traceid").setString("1234xxxxabcd");
Valve next = getNext();
if (null == next) {
return;
}
next.invoke(request, response);
}
}
```
跟第一种方式类似,再添加一个定制器,代码如下:
```
@Component
public class MyTomcatCustomizer implements
WebServerFactoryCustomizer<TomcatServletWebServerFactory> {
@Override
public void customize(TomcatServletWebServerFactory factory) {
factory.setPort(8081);
factory.setContextPath("/hello");
factory.addEngineValves(new TraceValve() );
}
}
```
## 本期精华
今天我们学习了Spring Boot如何利用Web容器的API来启动Web容器、如何向Web容器注册Servlet,以及如何定制化Web容器,除了给Web容器配置参数,还可以增加或者修改Web容器本身的组件。
## 课后思考
我在文章中提到,通过ServletContextInitializer接口可以向Web容器注册Servlet,那ServletContextInitializer跟Tomcat中的ServletContainerInitializer有什么区别和联系呢?
不知道今天的内容你消化得如何?如果还有疑问,请大胆的在留言区提问,也欢迎你把你的课后思考和心得记录下来,与我和其他同学一起讨论。如果你觉得今天有所收获,欢迎你把它分享给你的朋友。