Tomcat启动流程源码分析

本文基于Tomcat9.0.55源码分析，源码环境搭建教程。

从脚本开始：启动的入口

在 Tomcat 的世界里，启动之旅始于启动脚本。对于 Windows 系统，我们使用startup.bat；而在 Linux 系统中，则是startup.sh。这些脚本就像是一把钥匙，开启了 Tomcat 服务器的大门。

以startup.sh为例，它首先检测操作系统，然后获取脚本路径，确保catalina.sh文件存在且可执行，最后执行catalina.sh start命令来启动 Tomcat 。其关键代码如下：

eval exec "\"$_RUNJDB\"" "\"$CATALINA_LOGGING_CONFIG\"" $LOGGING_MANAGER "$JAVA_OPTS" "$CATALINA_OPTS" \
        -D$ENDORSED_PROP="$JAVA_ENDORSED_DIRS" \
        -classpath "$CLASSPATH" \
        -sourcepath "$CATALINA_HOME"/../../java \
        -Dcatalina.base="$CATALINA_BASE" \
        -Dcatalina.home="$CATALINA_HOME" \
        -Djava.io.tmpdir="$CATALINA_TMPDIR" \
        org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start

可以看到，catalina.sh脚本最终调用 Java 命令来执行 Tomcat 的启动类org.apache.catalina.startup.Bootstrap 。

Bootstrap 类：初始化的基石

在 Tomcat 启动的漫漫长路中，org.apache.catalina.startup.Bootstrap类堪称是一座坚实的基石。这个类拥有一个public static void main(String args[])方法，它就像是 Tomcat 启动之旅的指南针，引导着整个启动过程的走向 。当我们启动 Tomcat 时，main方法所传入的参数通常是start，这就如同给 Tomcat 下达了出发的指令 。对main方法进行简化后，我们可以清晰地看到其主要完成了三件大事：

public static void main(String args[]) {

    if (daemon == null) {
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();      
        // 内部会 创建 commonLoader、catalinaLoader、sharedLoader 三层类加载器
        // 然后通过反射实例化 org.apache.catalina.startup.Catalina
        bootstrap.init();
    }

    // 命令行参数解析
    String command = "start";
 
    // 根据命令执行不同操作 startd 后台运行，start 阻塞当前线程
    if (command.equals("start")) {
        daemon.setAwait(true);
        // load和start方法内部都是通过反射获取到catalina对象，然后调用catalina的load和start方法
        // load方法内会解析Server.xml文件，
        // 然后调用org.apache.catalina.core.StandardServer#initInternal，构建 Server、Service、Connector、Engine 等组件树
        // org.apache.tomcat.util.digester.Digester#startElement 方法中会创建server对象
        daemon.load(args);
        // 逐层启动所有组件
        daemon.start();
        if (null == daemon.getServer()) {
            System.exit(1);
        }
    } else if (command.equals("stop")) {
        daemon.stopServer(args);
    } 
}

初始化：在这一阶段，init方法被调用，会初始化类加载器、实例化Catalina类。

加载：完成初始化后，load方法开始发挥作用，它负责解析Server.xml，创建Server对象

响应启动或停止命令：根据main方法传入的参数，Bootstrap类会调用相应的方法，启动或者停止tomcat服务。

（一）初始化类加载器

在init方法中，初始化类加载器是至关重要的一环，它就像是为 Tomcat 打造了一把把独特的 “钥匙”，用于打开不同类和资源的大门 。Tomcat 默认会初始化三种特有的类加载器，它们分别是commonLoader、catalinaLoader和sharedLoader 。这三种类加载器各司其职，共同构建起了 Tomcat 的类加载体系。

/**
 * 调用入口 org.apache.catalina.startup.Bootstrap#main
 * 该方法内会调用initClassLoaders方法初始化类加载器
 * 然后通过反射实例化Catalina
 */
public void org.apache.catalina.startup.Bootstrap#init() throws Exception {
    // 初始化类加载器
    initClassLoaders();
    // 通过catalinaLoader类加载器加载catalina类
    Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
    ...
    // 反射创建catalina实例
    method.invoke(startupInstance, paramValues);
}

// 初始化类加载器
private void initClassLoaders() {
    try {
        commonLoader = createClassLoader("common", null);
        if (commonLoader == null) {
            // no config file, default to this loader - we might be in a 'single' env.
            commonLoader = this.getClass().getClassLoader();
        }
        catalinaLoader = createClassLoader("server", commonLoader);
        sharedLoader = createClassLoader("shared", commonLoader);
    } catch (Throwable t) {
        handleThrowable(t);
        log.error("Class loader creation threw exception", t);
        System.exit(1);
    }
}

commonLoader：它是 Tomcat 所有类加载器的父类类加载器，其配置在catalina.properties文件中，默认加载路径为{catalina.base}/lib/*.jar,{catalina.home}/lib/*.jar 。这意味着它能够加载 Tomcat 基础目录和安装目录下lib文件夹中的所有jar文件，为 Tomcat 的核心功能提供了基础的类库支持 。可以说，commonLoader就像是一个大型的资源仓库，存放着 Tomcat 运行所必需的各种 “物资”。

catalinaLoader和sharedLoader：在默认配置下，catalinaLoader和sharedLoader并没有单独设置加载路径，它们实际上都指向了commonLoader 。这就好比两个助手，在没有特殊任务安排时，都协助commonLoader完成类加载的工作 。不过，在一些特定的场景下，我们也可以对它们进行个性化的配置，让它们承担起更具针对性的类加载任务 。例如，在需要隔离不同 Web 应用所使用的类时，就可以通过配置让catalinaLoader和sharedLoader分别加载不同的类库，从而实现类的隔离和共享 。

（二）创建 Catalina 实例

初始化类加载器之后，catalinaLoader就像是一位技艺精湛的工匠，开始着手加载并创建Catalina实例 。这一过程通过反射机制来实现，就像是在一个巨大的知识宝库中，通过特定的索引精准地找到并取出所需的知识 。

Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();

加载类：catalinaLoader首先使用loadClass方法加载org.apache.catalina.startup.Catalina类，这个过程就像是在图书馆中根据书名找到对应的书籍 。

创建实例：然后，通过反射调用该类的无参构造函数，使用newInstance方法创建Catalina类的实例，就像是根据书籍中的蓝图制造出相应的产品 。

创建好Catalina实例后，还需要为其设置一些重要的属性，其中设置父类加载器是关键的一步 。通过反射调用Catalina的setParentClassLoader方法，将sharedLoader实例设置为Catalina实例的父级类加载器 。这就好比为一个新出生的婴儿找到了一位可靠的监护人，确保其在成长过程中能够获取到正确的 “营养”（类和资源） 。

String methodName = "setParentClassLoader";
Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
Object paramValues[] = new Object[1];
paramValues[0] = sharedLoader;
Method method =
    startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
method.invoke(startupInstance, paramValues);

最后，将创建好的Catalina实例赋值给catalinaDaemon，这个catalinaDaemon就像是一个承载着 Tomcat 启动使命的核心载体，后续的加载和启动操作都将围绕它来展开 。可以说，Catalina实例的创建是 Tomcat 启动过程中的一个重要里程碑，它为后续的各种功能实现奠定了坚实的基础 。

Catalina 类：加载与启动的核心

在 Tomcat 的启动之旅中，Catalina类无疑占据着核心地位，它就像是一场盛大演出的导演，掌控着整个启动过程的节奏和流程 。当Bootstrap类完成了初始化和一些前期准备工作后，便将启动的重任交给了Catalina类 。Catalina类主要通过load和start这两个关键方法，有条不紊地完成 Tomcat 的加载和启动工作，就如同搭建一座高楼，先精心打好地基（加载），再一层一层地向上建造（启动） 。

（一）load 方法：解析与初始化

load方法堪称是Catalina类中的一位 “知识渊博的学者”，它的主要职责是解析Server.xml文件，并对 Tomcat 的核心组件进行初始化，为后续的启动工作筑牢根基 。

public void load() {

    if (loaded) {
        return;
    }
    loaded = true;

    long t1 = System.nanoTime();

    initDirs();

    // Before digester - it may be needed
    initNaming();

    // Parse main server.xml
    parseServerXml(true);
    Server s = getServer();
    if (s == null) {
        return;
    }

    getServer().setCatalina(this);
    getServer().setCatalinaHome(Bootstrap.getCatalinaHomeFile());
    getServer().setCatalinaBase(Bootstrap.getCatalinaBaseFile());

    // Stream redirection
    initStreams();

    // Start the new server
    try {
        getServer().init();
    } catch (LifecycleException e) {
        if (Boolean.getBoolean("org.apache.catalina.startup.EXIT_ON_INIT_FAILURE")) {
            throw new java.lang.Error(e);
        } else {
            log.error(sm.getString("catalina.initError"), e);
        }
    }

    if(log.isInfoEnabled()) {
        log.info(sm.getString("catalina.init", Long.toString(TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - t1))));
    }
}

创建 Digester 对象：parseServerXml方法首先创建了一个Digester对象，这个Digester对象就像是一位精通各种语言的翻译官，专门负责解析XML文件 。Digester底层采用SAX（Simple API for XML）解析XML文件，这种解析方式由 “事件” 驱动，在识别出特定XML元素时，会执行特定的动作 。例如，当遇到Server标签时，Digester会根据预先设定的规则，创建一个StandardServer对象 。

Digester digester = start ? createStartDigester() : createStopDigester();

在createStartDigester方法中，会对Digester进行一系列的配置，比如设置是否进行DTD（Document Type Definition）规则校验、是否进行节点设置规则校验等 。同时，还会为Digester添加各种规则，这些规则定义了如何将XML元素转换为 Java 对象 。例如，添加addObjectCreate规则，用于在遇到特定的XML标签时创建相应的 Java 对象；添加addSetProperties规则，用于设置对象的属性；添加addSetNext规则，用于建立对象之间的关系 。

protected Digester createStartDigester() {
    // Initialize the digester
    Digester digester = new Digester();
    digester.setValidating(false);
    digester.setRulesValidation(true);
    Map<Class<?>, List<String>> fakeAttributes = new HashMap<>();
    // Ignore className on all elements
    List<String> objectAttrs = new ArrayList<>();
    objectAttrs.add("className");
    fakeAttributes.put(Object.class, objectAttrs);
    // Ignore attribute added by Eclipse for its internal tracking
    List<String> contextAttrs = new ArrayList<>();
    contextAttrs.add("source");
    fakeAttributes.put(StandardContext.class, contextAttrs);
    // Ignore Connector attribute used internally but set on Server
    List<String> connectorAttrs = new ArrayList<>();
    connectorAttrs.add("portOffset");
    fakeAttributes.put(Connector.class, connectorAttrs);
    digester.setFakeAttributes(fakeAttributes);
    digester.setUseContextClassLoader(true);

    // Configure the actions we will be using
    digester.addObjectCreate("Server",
                             "org.apache.catalina.core.StandardServer",
                             "className");
    digester.addSetProperties("Server");
    digester.addSetNext("Server",
                        "setServer",
                        "org.apache.catalina.Server");
   // 省略其他规则添加
   return digester;
}

解析 Server.xml 文件：创建好Digester对象后，会获取Server.xml文件的输入流，并将其转换为InputSource对象 。然后，将当前的Catalina实例压入Digester的对象栈顶，这一步就像是给Digester一个 “指引”，让它在解析XML文件时知道如何将创建的对象与Catalina实例关联起来 。接着，调用digester.parse(inputSource)方法开始解析Server.xml文件 。在解析过程中，Digester会根据之前设置的规则，依次创建Server、Service、Connector、Engine、Host等核心组件，并为这些组件设置相应的属性 。例如，当解析到Server标签时，会创建一个StandardServer对象，并设置其port、shutdown等属性；当解析到Service标签时，会创建一个StandardService对象，并将其添加到StandardServer的services列表中 。

InputStream inputStream = resource.getInputStream();
InputSource inputSource = new InputSource(resource.getURI().toURL().toString());
inputSource.setByteStream(inputStream);
digester.push(this);
if (generateCode) {
    digester.startGeneratingCode();
    generateClassHeader(digester, start);
}
digester.parse(inputSource);

初始化核心组件：完成Server.xml文件的解析后，load方法会获取解析得到的Server组件，并为其设置Catalina实例、Catalina Home和Catalina Base等属性 。然后，调用Server组件的init方法，对Server及其包含的Service、Connector、Engine、Host等组件进行初始化 。在初始化过程中，各个组件会完成一些必要的准备工作，比如创建线程池、初始化网络连接等 。例如，Connector组件会初始化其对应的ProtocolHandler，ProtocolHandler负责处理网络通信，它会创建ServerSocket来监听指定的端口，为后续接收客户端请求做好准备 。

getServer().setCatalina(this);
getServer().setCatalinaHome(Bootstrap.getCatalinaHomeFile());
getServer().setCatalinaBase(Bootstrap.getCatalinaBaseFile());

// Stream redirection
initStreams();

// Start the new server
try {
    // 初始化Service、Connector、Engine
    getServer().init();
} catch (LifecycleException e) {
    if (Boolean.getBoolean("org.apache.catalina.startup.EXIT_ON_INIT_FAILURE")) {
        throw new java.lang.Error(e);
    } else {
        log.error(sm.getString("catalina.initError"), e);
    }
}

（二）start 方法：启动服务

当load方法完成了组件的加载和初始化后，start方法就像是一位充满激情的指挥官，下达启动的命令，让 Tomcat 的各个组件开始协同工作，对外提供服务 。

public void start() {

    if (getServer() == null) {
        load();
    }
    // Start the new server
    try {
        // 依次启动下层组件 Server → Service → Connector/Engine → Host → Context
        getServer().start();
    } catch (LifecycleException e) {
        getServer().destroy();
        return;
    }

    // 注册关闭钩子，当 JVM 接收到关闭信号（如 Ctrl+C）时，执行资源释放
    if (useShutdownHook) {
        if (shutdownHook == null) {
            shutdownHook = new CatalinaShutdownHook();
        }
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook);
    }

    if (await) {
        await();
        stop();
    }
}

启动 Server 及相关服务：start方法首先会检查Server组件是否已经存在，如果不存在，则调用load方法进行加载和初始化 。然后，调用getServer().start()方法启动Server组件 。在Server组件的start方法中，会依次启动其包含的Service组件 。每个Service组件又会启动其内部的Connector组件和Container组件（如Engine、Host、Context、Wrapper等） 。以StandardService的startInternal方法为例，它会先启动Engine，Engine的子容器都会被启动，Web 应用的部署也会在这个步骤完成；然后启动Executor线程池；接着启动MapperListener；最后启动Connector组件 。当Connector组件启动完成后，意味着 Tomcat 可以对外提供请求服务了 。

// 依次启动下层组件 Server → Service → Connector/Engine → Host → Context
getServer().start();

注册关闭钩子：在启动过程中，start方法还会注册一个关闭钩子（shutdown hook） 。关闭钩子是一个在 JVM 关闭时会被执行的线程，它的作用是在 Tomcat 服务器关闭时，执行一些清理工作，比如释放资源、关闭连接等，以确保服务器能够安全地关闭 。在 Tomcat 中，关闭钩子是通过CatalinaShutdownHook类实现的，它继承自Thread类 。当 JVM 接收到关闭信号时，会启动所有注册的关闭钩子，CatalinaShutdownHook的run方法会被调用，在这个方法中会调用Server的stop方法，停止 Tomcat 服务器的运行 。

// 注册关闭钩子，当 JVM 接收到关闭信号（如 Ctrl+C）时，执行资源释放
if (useShutdownHook) {
    if (shutdownHook == null) {
        shutdownHook = new CatalinaShutdownHook();
    }
    Runtime.getRuntime().addShutdownHook(shutdownHook);
}

阻塞监听关闭命令：如果在启动时设置了await为true，start方法会调用await方法，让 Tomcat 在shutdown端口阻塞监听关闭命令 。当接收到关闭命令时，会调用stop方法停止 Tomcat 服务器 。这样可以确保 Tomcat 在接收到关闭信号时，能够有序地停止运行，避免数据丢失或资源泄漏等问题 。

if (await) {
    await();
    stop();
}

Server 与 Service 组件：启动流程的关键环节

（一）Server 组件的启动

在 Tomcat 的架构中，Server组件堪称是整个服务器的 “总指挥”，它就像是一个庞大军队的最高统帅，掌控着 Tomcat 服务器的整体生命周期 。Server组件的启动是 Tomcat 启动流程中的关键步骤，它就像是打响了一场战役的第一枪，为后续的服务启动奠定了基础 。

Server组件实现了Lifecycle接口，这就赋予了它生命周期管理的能力 。当Server组件启动时，会触发一系列的生命周期事件 。在StandardServer类（Server组件的标准实现类）的startInternal方法中，首先会发出CONFIGURE_START_EVENT事件，这个事件就像是一个信号弹，通知相关的监听器开始进行启动前的配置准备工作 。例如，NamingContextListener监听器在接收到这个事件后，会实例化 Tomcat 相关的上下文以及ContextResource资源，为后续的命名服务和资源管理做好准备 。

protected void startInternal() throws LifecycleException {
    // 触发start事件
    fireLifecycleEvent(CONFIGURE_START_EVENT, null);
    setState(LifecycleState.STARTING);

    globalNamingResources.start();

    // Start our defined Services
    synchronized (servicesLock) {
        for (Service service : services) {
            service.start();
        }
    }
}

接着，Server组件会启动globalNamingResources，这一步就像是为整个服务器搭建了一个资源索引库，主要负责管理全局命名资源，比如 JNDI（Java Naming and Directory Interface）资源 。这些资源可以被 Tomcat 服务器中的其他组件共享和访问，为各种服务的正常运行提供了必要的支持 。例如，Web 应用可以通过 JNDI 获取数据库连接池等资源，从而实现与数据库的交互 。

在启动globalNamingResources之后，Server组件会进入一个关键的环节，即启动它所包含的Service组件 。Server组件可以包含多个Service组件，每个Service组件都像是一个独立的作战单元，负责提供特定的服务 。Server组件通过遍历services数组，依次调用每个Service组件的start方法，来启动这些 “作战单元” 。这就好比最高统帅命令各个部队依次进入战斗状态，协同作战，共同完成服务器的启动任务 。在启动每个Service组件时，Server组件会对servicesLock进行同步操作，以确保在多线程环境下，Service组件的启动过程是安全有序的 。

（二）Service 组件的启动

Service组件在 Tomcat 的体系中扮演着 “桥梁” 的角色，它巧妙地将Connector组件和Container组件（如Engine）连接在一起，使得它们能够协同工作，共同为客户端提供服务 。可以说，Service组件就像是一个协调各方的项目经理，确保各个团队（组件）之间的合作顺畅 。

Service组件的启动过程也是围绕着Lifecycle接口展开的 。在StandardService类（Service组件的标准实现类）的startInternal方法中，首先会设置自身的状态为STARTING，这就像是在告诉外界，自己即将开始启动服务 。

protected void startInternal() throws LifecycleException {
    if(log.isInfoEnabled()) {
        log.info(sm.getString("standardService.start.name", this.name));
    }
    setState(LifecycleState.STARTING);

    // Start our defined Container first
    if (engine != null) {
        synchronized (engine) {
            // 容器启动，内部子容器host、context都会启动
            engine.start();
        }
    }

    synchronized (executors) {
        for (Executor executor: executors) {
            // 线程池启动
            executor.start();
        }
    }
    // 管理url映射，从url准确定位对应的servlet
    mapperListener.start();

    // Start our defined Connectors second
    synchronized (connectorsLock) {
        for (Connector connector: connectors) {
            // If it has already failed, don't try and start it
            if (connector.getState() != LifecycleState.FAILED) {
                // 连接器启动，会监听端口，接收客户端的请求
                connector.start();
            }
        }
    }
}

然后，Service组件会启动Engine容器 。Engine容器是Service组件中的核心容器，它就像是一个精密的大脑，负责处理客户端的请求，并将请求分发给相应的Host和Context 。在启动Engine容器时，Service组件会对engine进行同步操作，确保Engine容器的启动过程是线程安全的 。Engine容器启动后，它的子容器（如Host、Context等）也会被递归启动，这个过程就像是一颗大树从树干开始，逐渐向树枝和树叶蔓延生长，将整个服务体系搭建起来 。在这个过程中，Web 应用的部署也会同步完成，就像是在搭建好的舞台上摆放好各种道具和布景，为演出做好准备 。

接着，Service组件会启动Executor线程池 。Executor线程池就像是一群勤劳的工人，负责为Connector处理请求提供必要的线程资源 。通过使用线程池，可以有效地提高服务器的并发处理能力，避免在高并发情况下频繁创建和销毁线程带来的性能开销 。Service组件会遍历executors列表，依次启动每个Executor线程池，为后续的请求处理工作做好准备 。

之后，Service组件会启动MapperListener 。MapperListener就像是一个智能的导航仪，负责将请求的 URL 映射到对应的容器（如Host、Context、Wrapper等） 。它会监听服务器的状态变化，当有新的请求到来时，能够快速准确地找到处理该请求的容器，确保请求能够被正确地处理 。启动MapperListener就像是为服务器安装了一个精准的导航系统，使得服务器在处理请求时能够更加高效和准确 。

最后，Service组件会启动Connector组件 。Connector组件是 Tomcat 与客户端进行通信的 “大门”，它负责接收客户端的请求，并将请求转换为 Tomcat 内部能够处理的Request对象 。Service组件会遍历connectors数组，依次启动每个Connector组件 。在启动Connector组件时，会先检查其状态，如果状态不是FAILED，才会启动它 。当所有的Connector组件启动完成后，Tomcat 服务器就像是一座灯火通明的城堡，准备好迎接来自客户端的各种请求，正式对外提供服务 。

容器组件的启动：Engine、Host 与 Context

（一）Engine 的启动

Engine容器在 Tomcat 的请求处理流程中扮演着 “导航仪” 的关键角色，它负责将请求精准地路由到对应的Host容器 。当Engine容器启动时，在StandardEngine类的startInternal方法中，首先会记录服务器的标识信息，这就像是给 “导航仪” 贴上了自己的独特标签，方便识别和管理 。

protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {

    // Log our server identification information
    if (log.isInfoEnabled()) {
        log.info(sm.getString("standardEngine.start", ServerInfo.getServerInfo()));
    }

    // Standard container startup
    // 主要启动逻辑由父类实现
    super.startInternal();
}

然后，Engine容器会调用父类ContainerBase的startInternal方法 。在这个方法中，Engine容器会启动集群（如果存在），集群就像是一个紧密协作的团队，通过集群可以实现负载均衡和高可用性，提升 Tomcat 的整体性能 。同时，还会启动Realm，Realm就像是一个安全卫士，负责进行身份验证和授权，确保只有合法的用户才能访问 Tomcat 服务器 。

protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {

    // Start our subordinate components, if any
    logger = null;
    getLogger();
    Cluster cluster = getClusterInternal();
    if (cluster instanceof Lifecycle) {
        ((Lifecycle) cluster).start();
    }
    Realm realm = getRealmInternal();
    if (realm instanceof Lifecycle) {
        ((Lifecycle) realm).start();
    }

    // Start our child containers, if any
    Container children[] = findChildren();
    List<Future<Void>> results = new ArrayList<>();
    // 启动所有的子容器
    for (Container child : children) {
        results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(child)));
    }

    MultiThrowable multiThrowable = null;

    for (Future<Void> result : results) {
        try {
            result.get();
        } catch (Throwable e) {
            log.error(sm.getString("containerBase.threadedStartFailed"), e);
            if (multiThrowable == null) {
                multiThrowable = new MultiThrowable();
            }
            multiThrowable.add(e);
        }

    }
    if (multiThrowable != null) {
        throw new LifecycleException(sm.getString("containerBase.threadedStartFailed"),
                multiThrowable.getThrowable());
    }

    // Start the Valves in our pipeline (including the basic), if any
    // 启动pipeline，内部会启动所有的valve
    if (pipeline instanceof Lifecycle) {
        ((Lifecycle) pipeline).start();
    }

    setState(LifecycleState.STARTING);

    // Start our thread
    if (backgroundProcessorDelay > 0) {
        monitorFuture = Container.getService(ContainerBase.this).getServer()
                .getUtilityExecutor().scheduleWithFixedDelay(
                        new ContainerBackgroundProcessorMonitor(), 0, 60, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

接着，Engine容器会启动它的子容器，也就是Host容器 。在这个过程中，Engine容器会将子容器的启动任务委托给startStopExecutor线程池 。startStopExecutor线程池就像是一群勤劳的小蜜蜂，它们会通过调用LifecycleBase#start()方法去启动子容器 。在LifecycleBase#start()方法中，会调用StandardHost的startInternal()方法，从而正式开始启动Host容器 。这个过程就像是一场接力赛，Engine容器将启动的接力棒传递给startStopExecutor线程池，再由线程池传递给StandardHost，确保每个环节都紧密相连，顺利完成Host容器的启动 。

Container children[] = findChildren();
List<Future<Void>> results = new ArrayList<>();
for (Container child : children) {
    results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(child)));
}

除了启动子容器，Engine容器还会启动pipeline 。pipeline就像是一个管道系统，它负责将请求按照一定的顺序传递给各个Valve进行处理 。在pipeline中，每个Valve都像是管道中的一个关卡，它们依次对请求进行处理，完成各种功能，如日志记录、身份验证等 。当pipeline启动完成后，Engine容器会将自身的状态设置为STARTING，并启动线程，这个线程会在后台执行一些周期性的任务，比如检查类的时间戳、Session 对象的超时时间等，确保Engine容器的稳定运行 。

（二）Host 的启动

Host容器在 Tomcat 中就像是一个 “虚拟站点管理员”，它代表着一个虚拟主机，负责管理多个Context容器，就如同管理员管理着多个不同的区域 。当Host容器启动时，在StandardHost类的startInternal方法中，首先会设置错误报告阀门 。错误报告阀门就像是一个 “问题报告员”，当Host容器出现错误时，它会负责生成错误报告，帮助开发人员快速定位和解决问题 。

protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {

    // Set error report valve
    String errorValve = getErrorReportValveClass();
    if ((errorValve != null) && (!errorValve.equals(""))) {
        try {
            boolean found = false;
            Valve[] valves = getPipeline().getValves();
            for (Valve valve : valves) {
                if (errorValve.equals(valve.getClass().getName())) {
                    found = true;
                    break;
                }
            }
            // 如果host内没有配置errorReportValve，这里这里往pipeline中添加一个
            if(!found) {
                Valve valve = ErrorReportValve.class.getName().equals(errorValve) ?
                    new ErrorReportValve() :
                    (Valve) Class.forName(errorValve).getConstructor().newInstance();
                getPipeline().addValve(valve);
            }
        } catch (Throwable t) {
            ExceptionUtils.handleThrowable(t);
            log.error(sm.getString(
                    "standardHost.invalidErrorReportValveClass",
                    errorValve), t);
        }
    }
    super.startInternal();
}

然后，Host容器会调用父类ContainerBase的startInternal方法 。在这个方法中，Host容器会执行与Engine容器启动时类似的操作，比如启动集群（如果存在）、启动Realm（如果存在） 。之后，Host容器会启动它的子容器，也就是Context容器 。同样，Host容器会将子容器的启动任务委托给startStopExecutor线程池，由线程池中的线程调用LifecycleBase#start()方法来启动子容器 。在启动子容器的过程中，Host容器会遍历children数组，为每个Context容器创建一个StartChild任务，并将这些任务提交到startStopExecutor线程池 。StartChild任务会调用Context容器的start方法，从而启动Context容器 。

Container children[] = findChildren();
List<Future<Void>> results = new ArrayList<>();
for (Container child : children) {
    results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(child)));
}

在启动过程中，Host容器还会安装errorReportValue阀门 。这个阀门是专门用于处理错误报告的，它会在Host容器的pipeline中占据一席之地 。当Host容器处理请求时，如果发生错误，errorReportValue阀门就会被触发，它会生成详细的错误报告，包括错误的类型、发生的位置等信息，这些信息对于开发人员诊断和修复问题非常有帮助 。同时，Host容器还会添加一个ErrorDispatcherValve阀门，这个阀门主要负责处理错误的分发，将错误请求转发到合适的处理程序，确保错误能够得到妥善的处理 。

（三）Context 的启动

Context容器在 Tomcat 中可以看作是一个 “Web 应用的舞台”，它代表着一个 Web 应用程序，负责管理 Web 应用的各种资源和组件，就如同舞台上的各种道具和演员 。当Context容器启动时，在StandardContext类的startInternal方法中，会执行一系列复杂而关键的步骤 。

protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {

   // 创建工作目录
   File workDir = new File(System.getProperty("catalina.base"), "work/Catalina/" + getName());
   if (!workDir.exists()) {
       workDir.mkdirs();
   }
   // 实例化WebResourceRoot
   WebResourceRoot resources = new StandardRoot(this);
   setResources(resources);
   // 实例化Loader
   if (getLoader() == null) {
       WebappLoader webappLoader = new WebappLoader();
       webappLoader.setDelegate(getDelegate());
       setLoader(webappLoader);
   }
   // 启动Loader
   Loader loader = getLoader();
   if (loader instanceof Lifecycle) {
       ((Lifecycle) loader).start();
   }
   // 发出CONFIGURE_START_EVENT事件
   fireLifecycleEvent(Lifecycle.CONFIGURE_START_EVENT, null);
   // 启动子容器
   for (Container child : findChildren()) {
       if (!child.getState().isAvailable()) {
           child.start();
       }
   }
   // 启动pipeline
   if (pipeline instanceof Lifecycle) {
       ((Lifecycle) pipeline).start();
   }
}

首先，Context容器会设置 Web 应用的工作目录 。这个工作目录就像是 Web 应用的 “临时仓库”，用于存储一些临时文件和缓存数据 。例如，JSP 文件在编译后生成的类文件就会存储在这个工作目录中 。Context容器会根据catalina.base系统属性和自身的名称来构建工作目录的路径 。如果这个工作目录不存在，Context容器会自动创建它，确保 Web 应用有一个合适的 “临时仓库” 来存放数据 。

其次，Context容器会指定一个Loader 。Loader就像是一个 “知识搬运工”，负责加载 Web 应用的类和资源 。在默认情况下，Context容器会使用WebappLoader作为Loader 。WebappLoader会根据 Web 应用的结构，从WEB-INF/classes目录和WEB-INF/lib目录中加载类文件和资源文件 。例如，当 Web 应用需要使用某个类时，WebappLoader会从相应的目录中找到并加载这个类，为 Web 应用的正常运行提供必要的支持 。

然后，Context容器会获取字符编码格式 。字符编码格式就像是一种 “语言规范”，确保 Web 应用在处理文本数据时能够正确地解析和显示字符 。Context容器会从配置文件或者环境变量中获取字符编码格式的设置 。如果没有显式设置，Context容器会使用默认的字符编码格式 。例如，在处理 HTTP 请求中的参数时，Context容器会根据设置的字符编码格式来解析参数值，避免出现乱码问题 。

接着，Context容器会创建临时文件目录 。临时文件目录就像是一个 “临时文件存放区”，用于存储 Web 应用在运行过程中产生的临时文件 。Context容器会在工作目录下创建一个专门的临时文件目录 。例如，当 Web 应用需要上传文件时，上传的文件会先存储在这个临时文件目录中，等待进一步的处理 。

此外，Context容器还会发出CONFIGURE_START_EVENT事件 。这个事件就像是一个 “集结号”，通知相关的监听器开始进行配置和启动工作 。ContextConfig监听器会处理这个事件，它会从 Web 应用的web.xml文件或者 Servlet 3.0 的注解配置中读取 Servlet、Filter、Listener 等相关的配置信息 。例如，ContextConfig监听器会解析web.xml文件，创建Wrapper对象，并将其与当前的Context容器建立关联 。同时，Context容器还会启动它的子容器，也就是Wrapper容器 。每个Wrapper容器代表一个 Servlet，Context容器会遍历children数组，启动那些状态不可用的Wrapper容器 。最后，Context容器会启动pipeline，确保请求能够在pipeline中按照预定的顺序被各个Valve处理 。

（四）ServletWrapper 的启动

当Context容器启动其子容器（Wrapper）时，ServletWrapper的初始化过程正式开始。Wrapper是Servlet的容器封装，而ServletWrapper则是其内部用于管理Servlet生命周期的核心组件。以下是其启动的关键流程：

在StandardContext.startInternal()方法中，完成子容器启动后，会通过loadOnStartup(findChildren())方法处理标记为load-on-startup的Servlet 。

if (!loadOnStartup(findChildren())){
    log.error(sm.getString("standardContext.servletFail"));
    ok = false;
}

• findChildren()会获取所有Wrapper子容器（每个对应一个Servlet）。

• loadOnStartup方法会按load-on-startup值排序Wrapper，确保高优先级Servlet先初始化。

loadOnStartup最终会调用Wrapper的initServlet方法，该方法内部通过ServletWrapper完成Servlet的初始化：

 private synchronized void initServlet(Servlet servlet)
            throws ServletException {
      // 核心调用：Servlet的init方法
      servlet.init(facade);
}

• ServletWrapper封装了Servlet的生命周期，servlet.init(facade)会调用Servlet的init()方法。

• 对于DispatcherServlet等框架 Servlet，此步骤会触发框架的初始化（如 Spring MVC 的上下文加载）

总结：Tomcat 启动流程全貌

Tomcat 的启动流程是一个复杂而有序的过程，从启动脚本的执行，到Bootstrap类的初始化，再到Catalina类对核心组件的加载和启动，以及Server、Service和容器组件的协同工作，每一个环节都紧密相连，共同构建起了 Tomcat 服务器的运行基础 。在这个过程中，我们深入了解了各个组件的初始化和启动细节，比如类加载器的创建、XML文件的解析、组件之间的依赖关系等 。理解 Tomcat 的启动流程对于我们优化和维护 Tomcat 服务器具有重要的意义 。通过对启动流程的分析，我们可以找到影响启动速度的瓶颈，从而采取针对性的优化措施，比如合理配置类加载器、优化XML文件的解析等 。在服务器的日常维护中，了解启动流程也有助于我们快速定位和解决启动过程中出现的问题 。希望本文能够帮助 Java 开发者们更深入地理解 Tomcat 的启动原理，为开发和运维高效稳定的 Web 应用提供有力的支持 。