Tomcat-整体架构和Lifecycle
基于Tomcat-8.5.x版本，简单分析了整体的架构和核心组件。并详细分析和总结了Lifecycle机制
核心组件和架构
Tomcat 的架构可以抽象为一棵树，核心组件结构如下：
- 根节点是 Server，表示整个 Tomcat 实例（即一个 JVM 进程）
- Server 下包含一个或多个 Service，代表一组 Web 服务
- 每个
Service包含：- 一个或多个 Connector，负责监听不同协议/端口的请求（如 HTTP、HTTPS）
- 唯一的一个 Engine，与Service一对一的关系，用于处理由 Connector 接收到的请求
- Engine 下包含多个 Host，每个
Host对应一个虚拟主机（通过域名区分） - 每个 Host管理多个 Context，每个
Context对应一个 Web 应用（即一个 war） - 每个 Context 下包含多个 Wrapper，每个
Wrapper对应一个具体的 Servlet
Lifecycle
Lifecycle 是 Tomcat 中最核心的接口之一。所有关键组件都实现了该接口，以便在生命周期事件（如init、start、stop等）到来时执行自身的职责，并将事件级联传递给子组件。因此，深入理解 Lifecycle 的作用和机制，是阅读和掌握 Tomcat 源码的基础。
public interface Lifecycle {
// ======================== 生命周期事件常量 ========================
String BEFORE_INIT_EVENT = "before_init";
String AFTER_INIT_EVENT = "after_init";
String BEFORE_START_EVENT = "before_start";
String START_EVENT = "start";
String AFTER_START_EVENT = "after_start";
String BEFORE_STOP_EVENT = "before_stop";
String STOP_EVENT = "stop";
String AFTER_STOP_EVENT = "after_stop";
String BEFORE_DESTROY_EVENT = "before_destroy";
String AFTER_DESTROY_EVENT = "after_destroy";
/** 周期性事件（如后台定时任务触发） */
String PERIODIC_EVENT = "periodic";
/** 配置启动事件（内部扩展使用） */
String CONFIGURE_START_EVENT = "configure_start";
/** 配置停止事件（内部扩展使用） */
String CONFIGURE_STOP_EVENT = "configure_stop";
// ======================== 生命周期监听器相关方法 ========================
void addLifecycleListener(LifecycleListener listener);
LifecycleListener[] findLifecycleListeners();
void removeLifecycleListener(LifecycleListener listener);
// ======================== 生命周期控制方法 ========================
/**
* 初始化组件。组件只能初始化一次，且必须在启动前完成。
*/
void init() throws LifecycleException;
/**
* 启动组件。如果未初始化，会隐式调用 init()
*/
void start() throws LifecycleException;
/**
* 停止组件。可在调用 start() 后再次调用以恢复运行
*/
void stop() throws LifecycleException;
/**
* 销毁组件，释放资源。此操作不可逆。
*/
void destroy() throws LifecycleException;
LifecycleState getState();
String getStateName();
/**
* 标记接口：表示该组件只能使用一次（单次使用后即不可重启）
*/
interface SingleUse {
}
}
LifecycleState
组件的生命周期状态枚举。每个状态标记了当前组件是否处于“可用”状态（available），以及对应的生命周期事件名（lifecycleEvent）
public enum LifecycleState {
// 初始状态，尚未进行任何初始化操作
NEW(false, null),
// ================= 初始化阶段 =================
// 初始化中，调用 init() 时进入此状态，发布 before_init 事件
INITIALIZING(false, Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT),
// 初始化完成，进入 INITIALIZED 状态，发布 after_init 事件
INITIALIZED(false, Lifecycle.AFTER_INIT_EVENT),
// ================= 启动阶段 =================
// 启动准备中，准备启动前进入该状态，发布 before_start 事件
STARTING_PREP(false, Lifecycle.BEFORE_START_EVENT),
// 正在启动，执行 startInternal() 时进入此状态，发布 start 事件
STARTING(true, Lifecycle.START_EVENT),
// 启动完成，组件已处于工作状态，发布 after_start 事件
STARTED(true, Lifecycle.AFTER_START_EVENT),
// ================= 停止阶段 =================
// 停止准备阶段，准备停止时进入该状态，发布 before_stop 事件
STOPPING_PREP(true, Lifecycle.BEFORE_STOP_EVENT),
// 正在停止，组件关闭过程中进入该状态，发布 stop 事件
STOPPING(false, Lifecycle.STOP_EVENT),
// 停止完成，组件已不可用，发布 after_stop 事件
STOPPED(false, Lifecycle.AFTER_STOP_EVENT),
// ================= 销毁阶段 =================
// 销毁准备阶段，发布 before_destroy 事件
DESTROYING(false, Lifecycle.BEFORE_DESTROY_EVENT),
// 销毁完成，组件进入不可恢复终态，发布 after_destroy 事件
DESTROYED(false, Lifecycle.AFTER_DESTROY_EVENT),
// ================= 异常状态 =================
// 异常失败状态，组件启动或运行中发生未处理异常，进入失败态。无生命周期事件发布
FAILED(false, null);
/**
* 当前状态是否为组件的“可用”状态，即是否可对外提供服务（如 STARTING、STARTED 等）
*/
private final boolean available;
private final String lifecycleEvent;
LifecycleState(boolean available, String lifecycleEvent) {
this.available = available;
this.lifecycleEvent = lifecycleEvent;
}
public boolean isAvailable() {
return available;
}
public String getLifecycleEvent() {
return lifecycleEvent;
}
}
LifecycleBase
LifecycleBase 是 Lifecycle 接口的基础实现类，提供了生命周期控制方法（如 init()、start()、stop()、destroy()）的通用模板逻辑。Tomcat 中绝大多数实现了 Lifecycle 接口的核心组件，都会继承该类，从而复用其统一的状态管理和事件分发机制。
核心start方法分析如下，（其余的init，stop等方法差不太多，就不做详细的分析了）
public abstract class LifecycleBase implements Lifecycle {
/**
* 启动组件。线程安全，具备幂等性。
*
* 生命周期状态迁移如下：
* NEW -> INITIALIZED -> STARTING_PREP -> STARTING -> STARTED
* 如果启动失败，将进入 FAILED 状态。
*/
public final synchronized void start() throws LifecycleException {
if (LifecycleState.STARTING_PREP.equals(state) || LifecycleState.STARTING.equals(state) ||
LifecycleState.STARTED.equals(state)) {
// 正在启动中或已启动，无视直接返回
return;
}
// ============= 前置状态判断 =================
if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {
// 如果还是初始化状态，就先初始化
init();
} else if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
// 若之前启动失败，先尝试停止，清理资源后重新启动
stop();
} else if (!state.equals(LifecycleState.INITIALIZED) &&
!state.equals(LifecycleState.STOPPED)) {
// 其余非法前置状态，直接异常
invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_START_EVENT);
}
// ============== 到这表示前置状态处理完毕，可以真正start了 ===================
try {
// 设置状态为 STARTING_PREP，并发布 before_start 事件
setStateInternal(LifecycleState.STARTING_PREP, null, false);
// 调用子类实现的实际启动逻辑（模板方法模式）
startInternal();
// ============ 走到这，正常情况state就应该为STARTING了 =================
if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
// 启动失败，执行stop
stop();
} else if (!state.equals(LifecycleState.STARTING)) {
// 非STARTING（正常不应该出现，避免子类实现不规范的一种fallback），直接抛异常
invalidTransition(Lifecycle.AFTER_START_EVENT);
} else {
// 正常会走到这，状态自动置为STARTED。并发布 after_start 事件
setStateInternal(LifecycleState.STARTED, null, false);
}
} catch (Throwable t) {
handleSubClassException(t, "lifecycleBase.startFail", toString());
}
}
}
总结
Lifecycle状态转换图
状态机核心要点：
- 启动组件必定要先init，也只会调用一次init
- start和stop状态可以循环相互转化（即STOPPED状态不是终态）
- NEW可直接到STOPPED状态（很少这么用）
- DESTROYED才是终态，不可逆转（FAILED都不是终态，它还可以stop() -> startI()，虽然不一定成功）