SpringBoot应用启动内置Tomcat的过程分析

Connector启动过程

Connector是Tomcat提供的类。

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// 通过此 Connector 开始处理请求
@Override
protected void startInternal() throws LifecycleException {

    // Validate settings before starting
    if (getPortWithOffset() < 0) {
        throw new LifecycleException(sm.getString(
                "coyoteConnector.invalidPort", Integer.valueOf(getPortWithOffset())));
    }

    setState(LifecycleState.STARTING);

    try {
    	// 核心动作
        protocolHandler.start();
    } catch (Exception e) {
        throw new LifecycleException(
                sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerStartFailed"), e);
    }
}

springboot默认会在8080端口提供 HTTP 服务，所以这里是一个处理HTTP协议请求的 Http11NioProtocol 实例，使用 NIO 方式处理 HTTP 协议。 Connector 对HTTP请求的接收和处理并非亲自完成，而是委托该 Http11NioProtocol protocolHandler 完成

而 protocolHandler 又进一步将请求处理工作交给 NioEndpoint 完成。

AbstractProtocol

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@Override
public void start() throws Exception {
    if (getLog().isInfoEnabled()) {
        getLog().info(sm.getString("abstractProtocolHandler.start", getName()));
        logPortOffset();
    }

    endpoint.start();
    monitorFuture = getUtilityExecutor().scheduleWithFixedDelay(
            new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    if (!isPaused()) {
                        startAsyncTimeout();
                    }
                }
            }, 0, 60, TimeUnit.SECONDS);
}

调用链 :

Connector.start()
startInternal()
Http11NioProtocol protocolHandler.start(); Http11NioProtocol 的 start方法，由基类 AbstractProtocol 提供实现。它们都是tomcat提供的类。
NioEndpoint endpoint.start()

start成员变量endpoint，一个 NioEndpoint 实例。Http11NioProtocol 类实例也并非最终处理请求，具体这些请求的处理都委托给了 NioEndpint endpoint 来完成

AbstractEndpoint

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public final void start() throws Exception {
    if (bindState == BindState.UNBOUND) {
        bindWithCleanup();
        bindState = BindState.BOUND_ON_START;
    }
    startInternal();
}

可见 tomcat 的三种模式，默认使用 NIO 模式。

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@Override
public void bind() throws Exception {
    initServerSocket();

    setStopLatch(new CountDownLatch(1));

    // Initialize SSL if needed
    initialiseSsl();

    selectorPool.open(getName());
}

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protected void initServerSocket() throws Exception {
    if (!getUseInheritedChannel()) {
    	// 建立服务套接字
        serverSock = ServerSocketChannel.open();
        socketProperties.setProperties(serverSock.socket());
        InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(getAddress(), getPortWithOffset());
        // 绑定到指定端口
        serverSock.socket().bind(addr,getAcceptCount());
    } else {
        // Retrieve the channel provided by the OS
        Channel ic = System.inheritedChannel();
        if (ic instanceof ServerSocketChannel) {
            serverSock = (ServerSocketChannel) ic;
        }
        if (serverSock == null) {
            throw new IllegalArgumentException(sm.getString("endpoint.init.bind.inherited"));
        }
    }
    // 设置 serverSock 为阻塞模式
    serverSock.configureBlocking(true); //mimic APR behavior
}

serverSocket配置的是阻塞模式，明明默认使用NIO 模式，为何还要设置阻塞模式呢？为什么使用NIO，因为BIO的accept是阻塞方法，write和read也都是阻塞的。只能当新连接到来时，去创建新线程去处理这个连接。如此，最大问题是不能同时处理大量连接，因为大量连接带来的是创建很多线程，大量线程很容易让操作系统崩溃，而且虽然并发度很高，但是很多线程都在空转，很多时间都浪费在线程空跑和线程切换上，效率也很差。于是诞生了NIO。

其实处理连接的操作不必放在后台线程，因为后台线程很可能会处理连接建立不及时，不如将其置于主线程，增加并发度（虽然优势并不是特别明显）。重点关心的是连接建立后获得的与客户端交互的那个socket，它的操作必须是非阻塞的，这很显然。因为在处理长连接时，我们关心的是在本次连接之内数据的读写。

为什么说NIO是非阻塞呢？因为读取数据的线程没有挂起，因为之前已经通过Selector侦测到数据已经准备好，到了内核空间，数据读取线程无需等待，不需要挂起去等待数据。

NioEndpoint 正在使用阻塞模式的 ServerSocketChannel 以使其阻塞并等待连接传入，并且只有在accept后，才以非阻塞方式处理此传入的socket channel （见setSocketOptions 方法）。

正如作者指出的那样，使 ServerSocketChannel 成为非阻塞的将导致忙读取，即一个线程将不断轮询有无传入的连接，因为在非阻塞模式下 accept() 可能返回 null。

APR 代表 Apache Portable Runtime

Tomcat在接收到socket的时候做了如下操作：

参考

https://blog.csdn.net/andy_zhang2007/article/details/78641974
https://stackoverflow.com/questions/23168910/why-tomcats-non-blocking-connector-is-using-a-blocking-socket

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