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深度解析SpringBoot內(nèi)嵌Web容器|每日速遞

2023-06-26 18:08:56 來(lái)源：博客園

你好，我是劉牌！

前言

今天分享一個(gè)SpringBoot的內(nèi)嵌Web容器，在SpringBoot還沒有出現(xiàn)時(shí)，我們使用Java開發(fā)了Web項(xiàng)目，需要將其部署到Tomcat下面，需要配置很多xml文件，SpringBoot出現(xiàn)后，就從繁瑣的xml文件中解脫出來(lái)了，SpringBoot將Web容器進(jìn)行了內(nèi)嵌，我們只需要將項(xiàng)目打成一個(gè)jar包，就可以運(yùn)行了，大大省略了開發(fā)成本，那么SpringBoot是怎么實(shí)現(xiàn)的呢，我們今天就來(lái)詳細(xì)介紹。

(資料圖片)

SpringBoot提供的內(nèi)嵌容器

SpringBoot提供了四種Web容器，分別為Tomcat，Jetty，Undertow，Netty。

Tomcat

Spring Boot 默認(rèn)使用 Tomcat 作為嵌入式 Web 容器。Tomcat 作為一個(gè)流行的 Web 容器，容易能夠理解、配置和管理?？梢酝ㄟ^使用spring-boot-starter-web來(lái)啟用 Tomcat 容器。

Jetty

Jetty 同樣是一個(gè)流行的嵌入式 Web 容器，它的缺省配置相對(duì)精簡(jiǎn)，從而有利快速啟動(dòng)?？梢酝ㄟ^使用spring-boot-starter-jetty來(lái)啟用 Jetty 容器。

Undertow

Undertow 是一個(gè)由 JBoss 開發(fā)的輕量級(jí)的嵌入式 Web 服務(wù)器。它具有出色的性能和低資源占用率，是一個(gè)適合微服務(wù)實(shí)現(xiàn)的 Web 服務(wù)器?？梢允褂胹pring-boot-starter-undertow來(lái)啟用 Undertow 容器。

Netty

Netty是一個(gè)高性能的網(wǎng)絡(luò)框架，需要引入spring-boot-starter-webflux和spring-boot-starter-reactor-netty來(lái)開啟Netty作為Web容器。

使用

因?yàn)镾pringBoot默認(rèn)的是Tomcat作為Web容器，如果我們需要使用使用其他Web容器，那么需要排除Tomcat容器，再引入其他容器，Tomcat容器位于spring-boot-starter-web模塊下，所以我們需要在maven的pom.xml中移除Tomcat，如下。

      org.springframework.boot      spring-boot-starter-web      3.0.2                              org.springframework.boot              spring-boot-starter-tomcat

然后引入對(duì)應(yīng)的Web容器，比如引入U(xiǎn)ndertow

      org.springframework.boot      spring-boot-starter-undertow

然后可以在yml文件中配置相應(yīng)容器的參數(shù)，如下配置undertow.

server:  port: 8080  undertow:    threads:      worker: 10      io: 10    direct-buffers: true

其他web容器可以根據(jù)實(shí)際情況配置，從ServerProperties配置文件中可以查看對(duì)應(yīng)的Web容器的相關(guān)配置。

源碼解析

下面從源碼進(jìn)行分析，我們先使用SpringBoot的默認(rèn)Web容器Tomcat進(jìn)行分析。

那么源碼應(yīng)該從哪里看起呢，對(duì)于SpringBoot這么龐大復(fù)雜的項(xiàng)目，首先，我們?cè)谑褂肧pringBoot的時(shí)候，需要在application.yml文件中配置相關(guān)信息，比如端口，如果不配置端口，默認(rèn)是8080，那么這個(gè)端口肯定是web容器的端口，如果是Tomcat，那么Tomcat就設(shè)置為這個(gè)端口，Undertow也是，依此類推。

那么這里就是一個(gè)入口，在SpringBoot中，我們要獲取yml文件中的配置信息，一般是通過@ConfigurationProperties注解，我們可以按住ctrl，然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊這個(gè)port，就能跳到對(duì)應(yīng)的屬性類里面。

屬性類ServerProperties就是專門獲取yml文件中的配置，然后以供使用。

到了屬性類里面后，我們繼續(xù)ctrl，然后會(huì)彈出很多類，如下所示。

因?yàn)槲覀兪褂玫氖荰omcat，那么就選擇一個(gè)Tomcat相關(guān)的類，我們選擇TomcatWebServerFactoryCustomizer，這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了接口WebServerFactoryCustomizer，并實(shí)現(xiàn)了方法customize。

customize的參數(shù)是ConfigurableTomcatWebServerFactory，它是一個(gè)接口，它還繼承了接口ConfigurableWebServerFactory，我們從ConfigurableWebServerFactory中看出里面有設(shè)置端口，地址等方法。

我們?cè)倩仡^看ConfigurableTomcatWebServerFactory，可以看出里面是一些Tomcat相關(guān)的方法。

然后繼續(xù)看ConfigurableUndertowWebServerFactory,可以看出里面是對(duì)Undertow的一些屬性設(shè)置的方法。

我們回到TomcatWebServerFactoryCustomizer類中，SpringBoot使用了它的PropertyMapper類對(duì)屬性進(jìn)行設(shè)置，我們可以看出它使用propertyMapper.from().to()語(yǔ)法，其實(shí)就是將ServerProperties中的屬性設(shè)置到ConfigurableTomcatWebServerFactory中，這個(gè)屬性設(shè)置是在Spring對(duì)Bean進(jìn)行初始化時(shí)候設(shè)置的，使用的是Spring的后置處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，后面我們繼續(xù)說。

然后我們繼續(xù)看一下TomcatWebServerFactoryCustomizer，他有一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，參數(shù)是Environment和ServerProperties，那么就證明其他地方對(duì)其進(jìn)行了new操作。

我們也是用ctrl套路，點(diǎn)擊構(gòu)造函數(shù)后跳到了EmbeddedWebServerFactoryCustomizerAutoConfiguration自動(dòng)裝配類中，這個(gè)類中有四個(gè)靜態(tài)類，我們可以看出，他們的作用都是創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的定制器Bean，其實(shí)就是將yml文件中的Web容器配置進(jìn)行裝配，以供后面使用。

上面說的這一堆其實(shí)就是SpringBoot的自動(dòng)裝配，其目的就是創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Customizer，因?yàn)槊總€(gè)Web容器的配置項(xiàng)不一樣，所以就需要不同的Customizer和Factory。

上面說了這么多，怎么感覺和源碼沒關(guān)系呢，沒錯(cuò)，其實(shí)上面說的并不是核心源碼，那么怎么找到核心源碼呢？我們思考一下，既然上面是部分源碼，那么源碼肯定會(huì)執(zhí)行到這里。

查看調(diào)用鏈

我們?cè)谏厦娴?code>TomcatWebServerFactoryCustomizer類中的customize方法中打一個(gè)斷點(diǎn)，然后debug，于是得到調(diào)用鏈如下。

我們可以看出會(huì)調(diào)用onRefresh()方法，因?yàn)?code>AbstractApplicationContext使用的是模板方法模式，具體的實(shí)現(xiàn)交給子類實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槭褂玫氖荰omcat，所以交給了ServletWebServerApplicationContext類來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體的子類里面有一個(gè)createWebServer()方法，它就是創(chuàng)建Web容器。

具體實(shí)現(xiàn)如下，如下是Tomcat的實(shí)現(xiàn)，里面會(huì)涉及到兩個(gè)重要的接口WebServer和WebServerFactory。

WebServer

WebServer是容器的頂層接口，具體實(shí)現(xiàn)交給具體的容器實(shí)現(xiàn)類，如Tomcat則使用TomcatWebServer，Undertow則使用UndertowWebServer,Jetty，Netty也是如此。

此接口提供了一些方法，start()啟動(dòng)Web服務(wù)器，stop()停止Web服務(wù)器，getPort()獲取服務(wù)器端口。

不過對(duì)于start()和stop()，它們只是接口抽象的規(guī)范，在具體的實(shí)現(xiàn)中，也并不是全部都按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，start()方法上有備注Starts the web server. Calling this method on an already started server has no effect.，翻譯為:啟動(dòng)web服務(wù)器。在已啟動(dòng)的服務(wù)器上調(diào)用此方法無(wú)效。，比如Tomcat的就沒有在start()方法中啟動(dòng)服務(wù)器，具體我們等會(huì)會(huì)看。

WebServerFactory

WebServerFactory是一個(gè)接口，沒有定義任何方法，它就創(chuàng)建Web服務(wù)器的工廠的標(biāo)記接口，Spring中很多地方也是這樣的風(fēng)格。

這個(gè)接口重要的兩個(gè)子接口，也是我們需要關(guān)注的兩個(gè)子接口分別是ServletWebServerFactory和ReactiveWebServerFactory，它們兩個(gè)都定義了一個(gè)方法getWebServer。

Jetty，Undertow，Tomcat三個(gè)都屬于Servlet容器，所以使用的是ServletWebServerFactory來(lái)創(chuàng)建Web容器。

而Netty不是Servlet容器，所以使用的是ReactiveWebServerFactory來(lái)創(chuàng)建Web容器。

上面對(duì)這兩個(gè)接口進(jìn)行了介紹，基本上整個(gè)Web容器都是圍繞這兩個(gè)接口來(lái)，我們下面繼續(xù)分析。

獲取WebServerFactory

首先我們要先獲取web服務(wù)的工廠類的Bean，才能創(chuàng)建Web容器，因?yàn)槲覀兪褂玫氖荰omcat，所以獲取到的工廠類是TomcatServletWebServerFactory，具體的獲取Bean的過程我們就沒有必要去一一說明，只要對(duì)Spring IOC稍微熟悉一點(diǎn)就能理解，我們主要說一下在后置處理器。

上面我們介紹了Tomcat容器的定制器Customizer，里面對(duì)Web容器的配置屬性進(jìn)行組裝，它就是發(fā)生在Bean的初始化前，用到的Bean后置處理器是WebServerFactoryCustomizerBeanPostProcessor。

Bean的后置處理器中，會(huì)調(diào)用對(duì)應(yīng)的定制器，Tomcat調(diào)用的就是TomcatWebServerFactoryCustomizer，其他的也一樣，其目的都是定制WebServerFactory。

經(jīng)過一系列處理后，就從IOC容器中獲取到了WebServerFactoryBean，然后再使用這個(gè)工廠去創(chuàng)建Web服務(wù)。

創(chuàng)建Web服務(wù)

獲取到WebServerFactory后，就可以創(chuàng)建Web容器，因?yàn)槭褂玫氖荰omcat，所以使用的是TomcatServletWebServerFactory，如下，我們就看到了Tomcat的身影。

最后啟動(dòng)Tomcat容器是在TomcatWebServer中，在TomcatWebServer的構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用initialize()，在initialize()中我們看是this.tomcat.start()，Tomcat被啟動(dòng)了。

上面我們?cè)谡fWebServer接口的時(shí)候，說了啟動(dòng)start()方法，在Tomcat的實(shí)現(xiàn)中就沒有使用start()來(lái)啟動(dòng)容器，但是在Undertow中，就使用了start()方法來(lái)啟動(dòng)容器。

Undertow容器啟動(dòng)

上面我們介紹了Tomcat容器的創(chuàng)建，Undertow的流程和Tomcat基本上是一樣的，但是在啟動(dòng)的時(shí)候，Undertow是在start()方法中啟動(dòng)，而start()方法需要在finishRefresh()這一步中執(zhí)行。

在finishRefresh()中，會(huì)調(diào)用生命周期處理器

最終會(huì)走到WebServerStartStopLifecycle這個(gè)生命周期，這里就會(huì)調(diào)用WebServer中的start()方法。

最終在UndertowWebServer中啟動(dòng)Undertow容器

具體執(zhí)行順序如下。

finishRefresh() -> getLifecycleProcessor().onRefresh() -> startBeans(true) -> start() -> doStart(this.lifecycleBeans, member.name, this.autoStartupOnly) -> bean.start() -> this.webServer.start()

上面我們分析了Tomcat和Undertow的創(chuàng)建流程，Jetty和Netty也是大同小異，因?yàn)镾pring使用了模板方法模式，具體的實(shí)現(xiàn)交給具體的Web容器，所以在整體結(jié)構(gòu)上是差不多的，只是實(shí)現(xiàn)方式不同。

總結(jié)

關(guān)于SpringBoot的內(nèi)嵌Web容器，就說得差不多了，我們從各種Web容器進(jìn)行介紹，包括他們的有點(diǎn)，怎么在SpringBoot中使用，并對(duì)源碼進(jìn)行解析，在源碼解析這里，我們并沒有進(jìn)行芝麻細(xì)節(jié)式解析，而是從大體上進(jìn)行解析，只有對(duì)大致結(jié)構(gòu)了解，才能更好地進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

SpringBoot內(nèi)嵌容器涉及的知識(shí)點(diǎn)還是比較多，需要對(duì)Spring和SpringBoot有一定的了解才能更好地學(xué)習(xí)它，本文基于SpringBoot3.0進(jìn)行解析，SpringBoot3.0中，Servlet也是遵循Jakata EE規(guī)范。