柚子快報(bào)激活碼778899分享：Tomcat 架構(gòu)剖析

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HTTP -> Servlet 工作流程

HTTP服務(wù)器不直接調(diào)用業(yè)務(wù)類，而是把請(qǐng)求交給容器來(lái)處理，容器通過(guò)Servlet接口調(diào)用業(yè)務(wù)類。因此Servlet接口和Servlet容器的出現(xiàn)，達(dá)到了HTTP服務(wù)器與業(yè)務(wù)類解耦的目的。而servlet接口和servlet容器這一整套規(guī)范叫作servlet規(guī)范。Tomcat按照servlet規(guī)范的要求實(shí)現(xiàn)了Servlet容器，同時(shí)它們也具有HTTP服務(wù)器的功能。作為Java程序員，如果我們要實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)功能，只需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)servlet，并把它注冊(cè)到Tomcat（Servlet容器）中，剩下的事情就由Tomcat幫我們處理了。

Servlet 容器工作流程

? 為了解耦，HTTP服務(wù)器不直接調(diào)用servlet，而是把請(qǐng)求交給servlet容器來(lái)處理，那servlet容器又是怎么工作的呢？當(dāng)客戶請(qǐng)求某個(gè)資源時(shí)，HTTP服務(wù)器會(huì)用一個(gè)servletRequest對(duì)象把客戶的請(qǐng)求信息封裝起來(lái)，然后調(diào)用servlet容器的service方法，Servlet容器拿到請(qǐng)求后，根據(jù)請(qǐng)求的uRL和servlet的映射關(guān)系，找到相應(yīng)的servlet，如果servlet還沒(méi)有被加載，就用反射機(jī)制創(chuàng)建這個(gè)servlet，并調(diào)用servlet的init方法來(lái)完成初始化，接著調(diào)用servlet的service方法來(lái)處理請(qǐng)求，把servletResponse對(duì)象返回給HTTP服務(wù)器，HTTP服務(wù)器會(huì)把響應(yīng)發(fā)送給客戶端。

Tomcat 整體架構(gòu)

Tomcat要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)核心功能： 向外連接（Connector 連接器），向內(nèi)處理（Container 容器）

1）處理socket連接，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)字節(jié)流與Request和Response對(duì)象的轉(zhuǎn)化。 2）加載和管理servlet，以及具體處理Request請(qǐng)求。 因此Tomcat設(shè)計(jì)了兩個(gè)核心組件連接器（Connector）和容器（container）來(lái)分別做這兩件事情。連接器負(fù)責(zé)對(duì)外交流，容器負(fù)責(zé)內(nèi)部處理。

連接器 Coyote

Coyote是Tomcat的連接器框架的名稱，是Tomcat服務(wù)器提供的供客戶端訪問(wèn)的外部接口?？蛻舳送ㄟ^(guò)coyote與服務(wù)器建立連接、發(fā)送請(qǐng)求并接受響應(yīng)。 Coyote封裝了底層的網(wǎng)絡(luò)通信（Socket請(qǐng)求及響應(yīng)處理），為catalina容器提供了統(tǒng)一的接口，使catalina容器與具體的請(qǐng)求協(xié)議及ro操作方式完全解耦。Coyote將socket輸入轉(zhuǎn)換封裝為Request對(duì)象，交由catalina容器進(jìn)行處理，處理請(qǐng)求完成后，Catalina通過(guò)coyote提供的Response對(duì)象將結(jié)果寫(xiě)入輸出流。 Coyote作為獨(dú)立的模塊，只負(fù)責(zé)具體協(xié)議和IO的相關(guān)操作，與servlet規(guī)范實(shí)現(xiàn)沒(méi)有直接關(guān)系，因此即便是Request和Response對(duì)象也并未實(shí)現(xiàn)servlet規(guī)范對(duì)應(yīng)的接口，而是在catalina中將他們進(jìn)一步封裝為ServletRequest和ServletResponse。

各個(gè)組件

1）EndPoint：Coyote通信端點(diǎn)，即通信監(jiān)聽(tīng)的接口，是具體socket接收和發(fā)送處理器，是對(duì)傳輸層的抽象，因此EndPoint用來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的。 2）Tomcat并沒(méi)有EndPoint接口，而是提供了一個(gè)抽象類AbstractEndpoint，里面定義了兩個(gè)內(nèi)部類：Acceptor和SocketProcessor。Acceptor用于監(jiān)聽(tīng)socket連接請(qǐng)求。SocketProcessor用于處理接收到的socket請(qǐng)求，它實(shí)現(xiàn)Runnable接口，在Run方法里調(diào)用協(xié)議處理組件Processor進(jìn)行處理。為了提高處理能力，SocketProcessor被提交到線程池來(lái)執(zhí)行。而這個(gè)線程池叫作執(zhí)行器（Executor）

Processor：Coyote協(xié)議處理接口，如果說(shuō)EndPoint是用來(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的，那么Processor用來(lái)實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議，Processor接收來(lái)自EndPoint的socket，讀取字節(jié)流解析成TomcatRequest和Response對(duì)象，并通過(guò)Adapter將其提交到容器處理，Processor是對(duì)應(yīng)用層協(xié)議的抽象。

ProtocolHandler：Coyote協(xié)議接口，通過(guò)Endpoint和Processor，實(shí)現(xiàn)針對(duì)具體協(xié)議的處理能力。Tomcat按照協(xié)議和I/O提供了6個(gè)實(shí)現(xiàn)類：AjpNioProtocol，AjpAprProtocol，AjpNio2Protocol，Http11NioProtocol, Http11Nio2Protocol，Http11AprProtocol。我們?cè)谂渲胻omcat/conf/server.xml時(shí)，至少要指定具體的ProtocolHandler，當(dāng)然也可以指定協(xié)議名稱，如：HTTP/1.1，如果安裝了APR，那么將使用Http11AprProtocol，否則使用Http11NioProtocol。

Adapter: 由于協(xié)議不同，客戶端發(fā)過(guò)來(lái)的請(qǐng)求信息也不盡相同，Tomcat定義了自己的Request類來(lái)"存放"這些請(qǐng)求信息。ProtocolHandler接口負(fù)責(zé)解析請(qǐng)求并生成TomcatRequest類。但是這個(gè)Request對(duì)象不是標(biāo)準(zhǔn)的servletRequest，也就意味著，不能用TomcatRequest作為參數(shù)來(lái)調(diào)用容器。Tomcat設(shè)計(jì)者的解決方案是引入coyoteAdapter，這是適配器模式的經(jīng)典運(yùn)用，連接器調(diào)用coyoteAdapter的Sevice方法，傳入的是TomcatRequest對(duì)象，CoyoteAdapter負(fù)責(zé)TomcatRequest轉(zhuǎn)成servletRequest，再調(diào)用容器的Service方法。

在coyote中，Tomcat支持的多種I/O模型和應(yīng)用層協(xié)議，具體包含哪些IO模型和應(yīng)用層協(xié)議，請(qǐng)看下表： Tomcat支持的IO模型（自8.5/9.0版本起，Tomcat移除了對(duì)BIO的支持）： Tomcat 支持的應(yīng)用層協(xié)議： 在8.0之前，Tomcat默認(rèn)采用的I/O方式為BIO，之后改為NIO。無(wú)論NIO、NIO2還是APR，在性能方面均優(yōu)于以往的BIO。如果采用APR，甚至可以達(dá)到Apache HTTP Server的影響性能。

Tomcat為了實(shí)現(xiàn)支持多種I/O模型和應(yīng)用層協(xié)議，一個(gè)容器可能對(duì)接多個(gè)連接器，就好比一個(gè)房間有多個(gè)門(mén)。但是單獨(dú)的連接器或者容器都不能對(duì)外提供服務(wù)，需要把它們組裝起來(lái)才能工作，組裝后這個(gè)整體叫作service組件。這里請(qǐng)你注意，Service本身沒(méi)有做什么重要的事情，只是在連接器和容器外面多包了一層，把它們組裝在一起。Tomcat內(nèi)可能有多個(gè)service，這樣的設(shè)計(jì)也是出于靈活性的考慮。通過(guò)在Tomcat中配置多個(gè)service，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)不同的端口號(hào)來(lái)訪問(wèn)同一臺(tái)機(jī)器上部署的不同應(yīng)用。

容器 Catalina

Tomcat是一個(gè)由一系列可配置的組件構(gòu)成的web容器，而catalina是Tomcat的servlet容器。Catalina是servlet容器實(shí)現(xiàn)，還涉及到安全、會(huì)話、集群、管理等Servlet容器架構(gòu)的各個(gè)方面。它通過(guò)松耦合的方式集成Coyote，以完成按照請(qǐng)求協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。同時(shí)，它還包括我們的啟動(dòng)入口、Shell程序等。

Tomcat 模塊分層示意圖： Tomcat本質(zhì)上就是一款Servlet容器，因此Catalina才是Tomcat的核心，其他模塊都是為Catalina提供支撐的。比如：通過(guò)Coyote模塊提供鏈接通信，Jasper模塊提供JSP引l擎，Naming提供JNDI服務(wù)，Juli提供日志服務(wù)。

結(jié)構(gòu)：

如下圖所示，Catalina負(fù)責(zé)管理Server，而Server表示著整個(gè)服務(wù)器。Server下面有多個(gè)服務(wù)Service，每個(gè)服務(wù)都包含著多個(gè)連接器組件Connector（Coyote實(shí)現(xiàn)）和一個(gè)容器組件Container。在Tomcat啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)初始化一個(gè)Catalina的實(shí)例。 各個(gè)組件的職責(zé)：

細(xì)看 Container 結(jié)構(gòu)：

Tomcat設(shè)計(jì)了4種容器，分別是Engine、Host、Context和wrapper。這4種容器不是平行關(guān)系，而是父子關(guān)系。，Tomcat通過(guò)一種分層的架構(gòu)，使得servlet容器具有很好的靈活性。 各個(gè)組件的含義： 我們也可以再通過(guò)Tomcat的server.xml配置文件來(lái)加深對(duì)Tomcat容器的理解。Tomcat采用了組件化的設(shè)計(jì)，它的構(gòu)成組件都是可配置的，其中最外層的是server，其他組件按照一定的格式要求配置在這個(gè)頂層容器中。 那么，Tomcat是怎么管理這些容器的呢？你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些容器具有父子關(guān)系，形成一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，你可能馬上就想到了設(shè)計(jì)模式中的組合模式。沒(méi)錯(cuò)，Tomcat就是用組合模式來(lái)管理這些容器的。具體實(shí)現(xiàn)方法是，所有容器組件都實(shí)現(xiàn)了container接口，因此組合模式可以使得用戶對(duì)單容器對(duì)象和組合容器對(duì)象的使用具有一致性。這里單容器對(duì)象指的是最底層的wrapper，組合容器對(duì)象指的是上面的context、Host或者Engine。

Container 接口提供的方法如下： 在上面的接口看到了getParent、SetParent、addchild和removeChild等方法。 Container接口擴(kuò)展了LifeCycle接口，LifeCycle接口用來(lái)統(tǒng)一管理各組件的生命周期。

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