前言
我在《TOMCAT源码分析——生命周期管理（一）》一文中介绍了TOMCAT生命周期类接口设计、JMX、容器以及基于容器的事件与监听等内容，本文将接着介绍Tomcat7.0中容器生命周期的管理。
容器生命周期
每个容器都会有自身的生命周期，其中也涉及状态的迁移，以及伴随的事件生成，本节详细介绍Tomcat中的容器生命周期实现。所有容器的转态转换（如新疆、初始化、启动、停止等）都是由外到内，由上到下进行，即先执行父容器的状态转换及相关操作，然后再执行子容器的转态转换，这个过程是层层迭代执行的。
容器新建
所有容器在构造的过程中，都会首先对父类LifecycleBase进行构造。LifecycleBase中定义了所有容器的起始状态为LifecycleState.NEW，代码如下：
/**
* The current state of the source component.
*/
private volatile LifecycleState state = LifecycleState.NEW;
容器初始化
每个容器的init方法是自身初始化的入口，其初始化过程如图4所示。
图4 容器初始化时序图
图4中所说的具体容器，实际就是LifecycleBase的具体实现类，目前LifecycleBase的类继承体系如图5所示。
图5 LifecycleBase的类继承体系
根据图4所示的初始化过程，我们对Tomcat的源码进行分析，其处理步骤如下：
1. 调用方调用容器父类LifecycleBase的init方法，LifecycleBase的init方法主要完成一些所有容器公共抽象出来的动作；
2. LifecycleBase的init方法调用具体容器的initInternal方法实现，此initInternal方法用于对容器本身真正的初始化；
3. 具体容器的initInternal方法调用父类LifecycleMBeanBase的initInternal方法实现，此initInternal方法用于将容器托管到JMX，便于运维管理；
4. LifecycleMBeanBase的initInternal方法调用自身的register方法，将容器作为MBean注册到MBeanServer；
5. 容器如果有子容器，会调用子容器的init方法；
6. 容器初始化完毕，LifecycleBase会将容器的状态更改为初始化完毕，即LifecycleState.INITIALIZED。
现在对容器初始化的源码进行分析，init方法的实现见代码清单6。
代码清单6
public synchronized final void init() throws LifecycleException {
if (!state.equals(LifecycleState.NEW)) {
invalidTransition(Lifecycle.INIT_EVENT);
}
initInternal();
setState(LifecycleState.INITIALIZED);
}
代码清单6说明，只有当前容器的状态处于LifecycleState.NEW的才可以被初始化，真正执行初始化的方法是initInternal，当初始化完毕，当前容器的状态会被更改为LifecycleState.INITIALIZED。为了简便起见，我们还是以StandardServer这个容器为例，StandardServer的initInternal方法的实现见代码清单7。
代码清单7
@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
super.initInternal();
// Register global String cache geng
// Note although the cache is global, if there are multiple Servers
// present in the JVM (may happen when embedding) then the same cache
// will be registered under multiple names
onameStringCache = register(new StringCache(), "type=StringCache");
// Register the MBeanFactory
onameMBeanFactory = register(new MBeanFactory(), "type=MBeanFactory");
// Register the naming resources
onameNamingResoucres = register(globalNamingResources,
"type=NamingResources");
// Initialize our defined Services
for (int i = 0; i < services.length; i++) {
services[i].init();
}
}
通过分析StandardServer的initInternal方法，其处理过程如下：
步骤一 将当前容器注册到JMX
调用父类LifecycleBase的initInternal方法（见代码清单8），为当前容器创建DynamicMBean，并注册到JMX中。
代码清单8
@Override
protected void initInternal() throws LifecycleException {
// If oname is not null then registration has already happened via jiaan
// preRegister().
if (oname == null) {
mserver = Registry.getRegistry(null, null).getMBeanServer();
oname = register(this, getObjectNameKeyProperties());
}
}
StandardServer实现的getObjectNameKeyProperties方法如下：
@Override
protected final String getObjectNameKeyProperties() {
return "type=Server";
}
LifecycleBase的register方法（见代码清单9）会为当前容器创建对应的注册名称，以StandardServer为例，getDomain默认返回Catalina，因此StandardServer的JMX注册名称默认为Catalina:type=Server，真正的注册在registerComponent方法中实现。
代码清单9
protected final ObjectName register(Object obj,
String objectNameKeyProperties) {
// Construct an object name with the right domain
StringBuilder name = new StringBuilder(getDomain());
name.append(':');
name.append(objectNameKeyProperties);
ObjectName on = null;
try {
on = new ObjectName(name.toString());
Registry.getRegistry(null, null).registerComponent(obj, on, null);
} catch (MalformedObjectNameException e) {
log.warn(sm.getString("lifecycleMBeanBase.registerFail", obj, name),
e);
} catch (Exception e) {
log.warn(sm.getString("lifecycleMBeanBase.registerFail", obj, name),
e);
}
return on;
}
Registry的registerComponent方法会为当前容器（如StandardServer）创建DynamicMBean，并且注册到MBeanServer，见代码清单10。
代码清单10
/** Register a component
* XXX make it private
*
* @param bean
* @param oname
* @param type
* @throws Exception
*/
public void registerComponent(Object bean, ObjectName oname, String type)
throws Exception
{
if( log.isDebugEnabled() ) {
log.debug( "Managed= "+ oname);
}
if( bean ==null ) {
log.error("Null component " + oname );
return;
}
try {
if( type==null ) {
type=bean.getClass().getName();
}
ManagedBean managed = findManagedBean(bean.getClass(), type);
// The real mbean is created and registered
DynamicMBean mbean = managed.createMBean(bean);
if( getMBeanServer().isRegistered( oname )) {
if( log.isDebugEnabled()) {
log.debug("Unregistering existing component " + oname );
}
getMBeanServer().unregisterMBean( oname );
}
getMBeanServer().registerMBean( mbean, oname);
} catch( Exception ex) {
log.error("Error registering " + oname, ex );
throw ex;
}
}
步骤二 将StringCache、MBeanFactory、globalNamingResources注册到JMX
从代码清单7中已经列出。其中StringCache的注册名为Catalina:type=StringCache，MBeanFactory的注册名为Catalina:type=MBeanFactory，globalNamingResources的注册名为Catalina:type=NamingResources。
步骤三 初始化子容器
从代码清单7中看到StandardServer主要对Service子容器进行初始化，默认是StandardService。
注意：个别容器并不完全遵循以上的初始化过程，比如ProtocolHandler作为Connector的子容器，其初始化过程并不是由Connector的initInternal方法调用的，而是与启动过程一道被Connector的startInternal方法所调用。
容器启动
每个容器的start方法是自身启动的入口，其启动过程如图6所示。
图6 容器启动时序图
根据图6所示的启动过程，我们对Tomcat的源码进行分析，其处理步骤如下：
1.调用方调用容器父类LifecycleBase的start方法，LifecycleBase的start方法主要完成一些所有容器公共抽象出来的动作；
2.LifecycleBase的start方法先将容器状态改为LifecycleState.STARTING_PREP，然后调用具体容器的startInternal方法实现，此startInternal方法用于对容器本身真正的初始化；
3.具体容器的startInternal方法会将容器状态改为LifecycleState.STARTING，容器如果有子容器，会调用子容器的start方法启动子容器；
4.容器启动完毕，LifecycleBase会将容器的状态更改为启动完毕，即LifecycleState.STARTED。
现在对容器启动的源码进行分析，start方法的实现见代码清单11。
代码清单11
@Override
public synchronized final void start() throws LifecycleException {
if (LifecycleState.STARTING_PREP.equals(state) ||
LifecycleState.STARTING.equals(state) ||
LifecycleState.STARTED.equals(state)) {
if (log.isDebugEnabled()) {
Exception e = new LifecycleException();
log.debug(sm.getString("lifecycleBase.alreadyStarted",
toString()), e);
} else if (log.isInfoEnabled()) {
log.info(sm.getString("lifecycleBase.alreadyStarted",
toString()));
}
return;
}
if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {
init();
} else if (!state.equals(LifecycleState.INITIALIZED) &&
!state.equals(LifecycleState.STOPPED)) {
invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_START_EVENT);
}
setState(LifecycleState.STARTING_PREP);
try {
startInternal();
} catch (LifecycleException e) {
setState(LifecycleState.FAILED);
throw e;
}
if (state.equals(LifecycleState.FAILED) ||
state.equals(LifecycleState.MUST_STOP)) {
stop();
} else {
// Shouldn't be necessary but acts as a check that sub-classes are
// doing what they are supposed to.
if (!state.equals(LifecycleState.STARTING)) {
invalidTransition(Lifecycle.AFTER_START_EVENT);
}
setState(LifecycleState.STARTED);
}
}
代码清单11说明在真正启动容器之前需要做2种检查：
1.如果当前容器已经处于启动过程（即容器状态为LifecycleState.STARTING_PREP、LifecycleState.STARTING、LifecycleState.STARTED）中，则会产生并且用日志记录LifecycleException异常并退出。
2.如果容器依然处于LifecycleState.NEW状态，则在启动之前，首先确保初始化完毕。
代码清单11还说明启动容器完毕后，需要做1种检查，即如果容器启动异常导致容器进入LifecycleState.FAILED或者LifecycleState.MUST_STOP状态，则需要调用stop方法停止容器。
现在我们重点分析startInternal方法，还是以StandardServer为例，其startInternal的实现见代码清单12所示。
代码清单12
@Override
protected void startInternal() throws LifecycleException {
fireLifecycleEvent(CONFIGURE_START_EVENT, null);
setState(LifecycleState.STARTING);
// Start our defined Services
synchronized (services) {
for (int i = 0; i < services.length; i++) {
services[i].start();
}
}
}
从代码清单12看到StandardServer的启动由以下步骤组成：
1.产生CONFIGURE_START_EVENT事件；
2.将自身状态更改为LifecycleState.STARTING；
3.调用子容器Service（默认为StandardService）的start方法启动子容器。
除了初始化、启动外，各个容器还有停止和销毁的生命周期，其原理与初始化、启动类似，本文不再赘述，有兴趣的读者可以自行研究。
Tomcat启动完毕后，打开Java visualVM，打开Tomcat进程监控，给visualVM安装MBeans插件后，选择MBeans标签页可以对Tomcat所有注册到JMX中的对象进行管理，比如StandardService就向JMX暴露了start和stop等方法，这样管理员就可以动态管理Tomcat，如图7所示。
图7 使用JMX动态管理Tomcat
总结
Tomcat通过将内部所有组件都抽象为容器，为容器提供统一的生命周期管理，各个子容器只需要关心各自的具体实现，这便于Tomcat以后扩展更多的容器，对于研究或者学习Tomcat的人来说，其设计清晰易懂。
