Tomcat系統(tǒng)架構(gòu)介紹

1、 Tomcat系統(tǒng)架構(gòu)介紹Tomcat的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但它非常的模塊化，找到Tomcat最核心的模塊，問題就可以游刃而解。了解Tomcat的整體架構(gòu)對日后深入了解Tomcat來說至關(guān)重要！一、Tomcat頂層架構(gòu)先上一張Tomcat的頂層結(jié)構(gòu)圖（圖A），如下：（圖A）Tomcat中最頂層的容器是Server，代表著整個服務(wù)器，從上圖中可以看出，一個Server可以包含至少一個Service，用于具體提供服務(wù)。Service主要包含兩個部分：Connector和Container。從上圖中可以看出 Tomcat 的心臟就是這兩個組件，它們的作用如下：Connector用于處理連接相關(guān)的事情，并提供

2、Socket與Request和Response相關(guān)的轉(zhuǎn)化；Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理Request請求。一個Tomcat中只有一個Server，一個Server可以包含多個Service，一個Service只有一個Container，但是可以有多個Connectors，這是因?yàn)橐粋€服務(wù)可以有多個連接，如同時提供Http和Https鏈接，也可以提供向相同協(xié)議不同端口的連接，示意圖如下（Engine、Host、Context下邊會說到）：多個 Connector 和一個 Container 就形成了一個 Service，有了 Service 就可以對外提供服務(wù)了。

3、但 Service 還要一個生存的環(huán)境，必須要有人能夠給它生命、掌握其生死大權(quán)，而這就非 Server 莫屬。所以，整個 Tomcat 的生命周期由 Server 控制。另外，上述的包含關(guān)系或者說是父子關(guān)系，都可以在Tomcat的conf目錄下的server.xml配置文件中看出，下圖是刪除了注釋內(nèi)容之后的一個完整的server.xml配置文件（Tomcat版本為8.0）詳細(xì)的配置文件文件內(nèi)容可以到Tomcat官網(wǎng)查看：/tomcat-8.0-doc/index.html上邊的配置文件，還可以通過下面這張結(jié)構(gòu)圖更清楚地理解：Server標(biāo)簽設(shè)置的端口號為8005，shutdown=”SHUTD

4、OWN” ，表示在8005端口監(jiān)聽“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就會關(guān)閉Tomcat。一個Server有一個Service，當(dāng)然還可以進(jìn)行配置，一個Service有多個，Service左邊的內(nèi)容都屬于Container的，Service下邊是Connector。二、Tomcat頂層架構(gòu)小結(jié)Tomcat中只有一個Server，一個Server可以有多個Service，一個Service可以有多個Connector和一個Container；Server掌管著整個Tomcat的生死大權(quán)；Service 是對外提供服務(wù)的；Connector用于接受請求并將請求封裝成Request和Respon

5、se來具體處理；Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理request請求。以上是整個Tomcat頂層的分層架構(gòu)和各個組件之間的關(guān)系以及作用，對于絕大多數(shù)的開發(fā)人員來說，Server和Service對我們來說確實(shí)很遠(yuǎn)，而開發(fā)中絕大部分進(jìn)行配置的內(nèi)容是屬于Connector和Container的，所以接下來介紹一下Connector和Container。三、Connector和Container的微妙關(guān)系由上述內(nèi)容我們大致可以知道：一個請求發(fā)送到Tomcat之后，首先經(jīng)過Service然后會交給我們的Connector，Connector用于接收請求，并將接收的請求封裝為Re

6、quest和Response來具體處理。Request和Response封裝完之后再交由Container進(jìn)行處理，Container處理完請求之后再返回給Connector，最后在由Connector通過Socket將處理的結(jié)果返回給客戶端，這樣整個請求的就處理完了！Connector最底層使用的是Socket來進(jìn)行連接的，Request和Response是按照HTTP協(xié)議來封裝的，所以Connector同時需要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議和HTTP協(xié)議。Tomcat既然處理請求，那么肯定需要先接收到這個請求，而想要接收請求這個東西，我們首先就需要看一下Connector。四、Connector架構(gòu)

7、分析Connector用于接受請求并將請求封裝成Request和Response，然后交給Container進(jìn)行處理，Container處理完之后在交給Connector返回給客戶端。因此，我們可以把Connector分為四個方面進(jìn)行理解：（1）Connector如何接受請求的？（2）如何將請求封裝成Request和Response的？（3）封裝完之后的Request和Response如何交給Container進(jìn)行處理的？（4）Container處理完之后如何交給Connector并返回給客戶端的？首先看一下Connector的結(jié)構(gòu)圖（圖B）：（圖B）Connector就是使用Protocol

8、Handler來處理請求的，不同的ProtocolHandler代表不同的連接類型，比如：Http11Protocol使用的是普通Socket來連接的，Http11NioProtocol使用的是NioSocket來連接的。其中ProtocolHandler由包含了三個部件：Endpoint、Processor、Adapter。Endpoint用來處理底層Socket的網(wǎng)絡(luò)連接，Processor用于將Endpoint接收到的Socket封裝成Request，Adapter用于將Request交給Container進(jìn)行具體的處理。Endpoint由于是處理底層的Socket網(wǎng)絡(luò)連接，因此Endp

9、oint是用來實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的，而Processor用來實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議的，Adapter將請求適配到Servlet容器進(jìn)行具體的處理。Endpoint的抽象實(shí)現(xiàn)AbstractEndpoint里面定義的Acceptor和AsyncTimeout兩個內(nèi)部類和一個Handler接口。Acceptor用于監(jiān)聽請求，AsyncTimeout用于檢查異步Request的超時，Handler用于處理接收到的Socket，在內(nèi)部調(diào)用Processor進(jìn)行處理。至此，我們應(yīng)該很輕松回答了（1）（2）（3）的問題，但（4）還是不知道。接下來我們就來看一下Container是如何進(jìn)行處理的，以及處理完之后

10、是如何將處理完的結(jié)果返回給Connector的。五、Container架構(gòu)分析Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理Request請求，在Connector內(nèi)部包含了4個子容器，結(jié)構(gòu)圖如下（圖C）：（圖C）4個子容器的作用分別是：（1）Engine：引擎，用來管理多個站點(diǎn)，一個Service最多只能有一個Engine；（2）Host：代表一個站點(diǎn)，也可以叫虛擬主機(jī)，通過配置Host就可以添加站點(diǎn)；（3）Context：代表一個應(yīng)用程序，對應(yīng)著平時開發(fā)的一套程序，或者一個WEB-INF目錄以及下面的web.xml文件；（4）Wrapper：每一Wrapper封裝著一個Ser

11、vlet。下面找一個Tomcat的文件目錄對照一下：Context和Host的區(qū)別是Context表示一個應(yīng)用，我們的Tomcat中默認(rèn)的配置下webapps下的每一個文件夾目錄都是一個Context，其中ROOT目錄中存放著主應(yīng)用，其他目錄存放著子應(yīng)用，而整個webapps就是一個Host站點(diǎn)。我們訪問應(yīng)用Context的時候，如果是ROOT下的則直接使用域名就可以訪問，例如：，如果是Host（webapps）下的其他應(yīng)用，則可以使用/docs進(jìn)行訪問。當(dāng)然默認(rèn)指定的根應(yīng)用（ROOT）是可以進(jìn)行設(shè)定的，只不過Host站點(diǎn)下默認(rèn)的主營用是ROOT目錄下的?？吹竭@里我們知道Container是什

12、么，但還是不知道Container是如何進(jìn)行處理的，以及處理完之后是如何將處理完的結(jié)果返回給Connector的。別急，下邊就開始探討一下Container是如何進(jìn)行處理的。六、Container如何處理請求的Container處理請求是使用Pipeline-Valve管道來處理的?。╒alve是閥門之意）Pipeline-Valve是責(zé)任鏈模式，責(zé)任鏈模式是指在一個請求處理的過程中有很多處理者依次對請求進(jìn)行處理，每個處理者負(fù)責(zé)做自己相應(yīng)的處理，處理完之后將處理后的請求返回，再讓下一個處理著繼續(xù)處理。但是，Pipeline-Valve使用的責(zé)任鏈模式和普通的責(zé)任鏈模式有些不同，區(qū)別主要有以下兩

13、點(diǎn)：（1）每個Pipeline都有特定的Valve，而且是在管道的最后一個執(zhí)行，這個Valve叫做BaseValve，BaseValve是不可刪除的；（2）在上層容器的管道的BaseValve中會調(diào)用下層容器的管道。我們知道Container包含四個子容器，而這四個子容器對應(yīng)的BaseValve分別在：StandardEngineValveStandardHostValveStandardContextValveStandardWrapperValvePipeline的處理流程圖如下（圖D）：（圖D）（1）Connector在接收到請求后會首先調(diào)用最頂層容器的Pipeline來處理，這里的最頂

14、層容器的Pipeline就是EnginePipeline（Engine的管道）。（2）在Engine的管道中依次會執(zhí)行EngineValve1、EngineValve2等等，最后會執(zhí)行StandardEngineValve，在StandardEngineValve中會調(diào)用Host管道，然后再依次執(zhí)行Host的HostValve1、HostValve2等，最后在執(zhí)行StandardHostValve，然后再依次調(diào)用Context的管道和Wrapper的管道，最后執(zhí)行到StandardWrapperValve。（3）當(dāng)執(zhí)行到StandardWrapperValve的時候，會在StandardWrapperValve中創(chuàng)建FilterChain，并調(diào)用其doFilter方法來處理請求，這個FilterChain包含著我們配置的與請求相匹配的Filter和Servlet，其doFilter方法會依次調(diào)用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法，這樣請求就得到了