Tomcat核心源碼閱讀筆記總結備課講稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。Tomcat核心源碼閱讀筆記總結Tomcat6核心源碼閱讀筆記2012-8-15Calvin.chen此次源碼閱讀基于tomcat6，官方svn地址：/repos/asf/tomcat/tc6.0.x/trunkTOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc332964929Tomcat6核心源碼閱讀筆記PAGEREF_Toc332964929h1HYPERLINKl_Toc3329649301、tomcat6整體結構PAGEREF_Toc332964930h2HYPERLINKl_Toc332964

2、9312、tomcat6主要組件PAGEREF_Toc332964931h2HYPERLINKl_Toc3329649322.1ServerPAGEREF_Toc332964932h2HYPERLINKl_Toc3329649332.2ServicPAGEREF_Toc332964933h2HYPERLINKl_Toc3329649342.3ConnectorPAGEREF_Toc332964934h3HYPERLINKl_Toc3329649352.4ContainerPAGEREF_Toc332964935h3HYPERLINKl_Toc3329649363、tomcat6核心類結構分析P

3、AGEREF_Toc332964936h6HYPERLINKl_Toc3329649373.1核心類結構圖PAGEREF_Toc332964937h6HYPERLINKl_Toc3329649383.2tomcat啟動過程主線圖PAGEREF_Toc332964938h7HYPERLINKl_Toc3329649393.3請求處理類結構圖PAGEREF_Toc332964939h8HYPERLINKl_Toc3329649403.4Container類結構圖PAGEREF_Toc332964940h9HYPERLINKl_Toc3329649413.5Valve類結構圖PAGEREF_Toc3

4、32964941h10HYPERLINKl_Toc3329649423.6Pipeline和valvePAGEREF_Toc332964942h11HYPERLINKl_Toc3329649434、tomcat6如何實現(xiàn)多線程處理PAGEREF_Toc332964943h12HYPERLINKl_Toc3329649444.1多線程處理簡圖PAGEREF_Toc332964944h12HYPERLINKl_Toc3329649454.2多線程處理詳圖PAGEREF_Toc332964945h13HYPERLINKl_Toc3329649464.3多線程處理過程中幾個比較重要的方法PAGEREF

5、_Toc332964946h14HYPERLINKl_Toc3329649474.4多線程小結PAGEREF_Toc332964947h16HYPERLINKl_Toc3329649485、tomcat6處理一次請求的完整過程PAGEREF_Toc332964948h18HYPERLINKl_Toc3329649496、Tomcat6中的設計模式PAGEREF_Toc332964949h19HYPERLINKl_Toc3329649506.1鏈式設計PAGEREF_Toc332964950h19HYPERLINKl_Toc3329649516.2觀察者模式PAGEREF_Toc33296495

6、1h19tomcat6整體結構2、tomcat6主要組件2.1ServerTomcatserver實例，需提供接口讓其它程序能夠訪問到其中Service集合，同時要維護它所包含的所有Service的生命周期，包括如何初始化、如何結束服務、如何找到別人要訪問的Service。2.2ServicService只是在Connector和Container外面多包一層，把它們組合在一起，向外面提供服務，同時通過lifecycle接口管理下屬組件(Connector和Engine)的生命周期。一個Service可以設置多個Connector，但是只能有一個Container(可以是Engine、Host

7、或者Context、Wrapper)。2.3ConnectorConnector組件是Tomcat兩個核心組件之一，它的主要任務是負責接收瀏覽器的發(fā)過來的tcp連接請求，創(chuàng)建一個Request和Response對象分別用于和請求端交換數(shù)據(jù)，然后會產(chǎn)生一個線程來處理這個請求并把產(chǎn)生的Request和Response對象傳給處理這個請求的線程，處理這個請求的線程就是Container組件要做的事了。2.4ContainerContainer是容器的父接口，所有子容器都必須實現(xiàn)這個接口，Container還有一個抽象實現(xiàn)類ContainerBase，Engine、Host、Context、Wrapp

8、er的默認實現(xiàn)都繼承了這個類。Container容器的設計用的是典型的責任鏈的設計模式，它有四個子容器組件構成，分別是：Engine、Host、Context、Wrapper，這四個組件是父子關系，Engine包含Host,Host包含Context，Context包含Wrapper。通常一個Servletclass對應一個Wrapper，如果有多個Servlet就可以定義多個Wrapper，如果有多個Wrapper就要定義一個更高的Container了，如Context。Context還可以定義在父容器Host中，Host不是必須的，但是要運行war程序，就必須要Host，因為war中必有w

9、eb.xml文件，這個文件的解析就需要Host。如果要有多個Host就要定義一個top容器Engine。而Engine沒有父容器了，一個Engine代表一個完整的Servlet引擎。總之保證一個Service只有一個topcontainer(這個topcontainer里面可以有多個子container)。2.4.1Engine比較簡單的一個容器，主要分負責管理子容器的周期。2.4.2HostHost是Engine的子容器，一個Host在Engine中代表一個虛擬主機，這個虛擬主機的作用就是運行多個應用，它負責安裝和展開這些應用，并且標識這個應用以便能夠區(qū)分它們。它的子容器通常是Context

10、，它除了關聯(lián)子容器外，還有就是保存一個主機應該有的信息。關于Host中name屬性和Engine中defaultHost的作用：如果有個host的name=localhost，那么Tomcat會將此host設置為默認訪問的Host。即：如果出現(xiàn)下圖中的情況，則client最終會去訪問name=localhost的host，而不是defaultHost值定義的host(即不會去訪問02)Tomcat產(chǎn)生的server實例ServiceConnectorsHost_BName=02EnginedefaultHost=02Host_AName=01Client訪問03由于沒有103對應的host，所

11、以就會訪問EnginedefaultHost屬性值，即:022.4.3ContextContext代表Servlet的Context，它具備了Servlet運行的基本環(huán)境，理論上只要有Context就能運行Servlet了。簡單的Tomcat可以沒有Engine和Host。Context最重要的功能就是管理它里面的Servlet實例，Servlet實例在Context中是以Wrapper出現(xiàn)的。Context如何才能找到正確的Servlet并執(zhí)行它：在請求處理過程中，會調用CoyoteAdapter.postParseRequest()方法封裝request，其中就包含這樣一行代碼：conne

12、ctor.getMapper().map(serverName,decodedURI,request.getMappingData();這行代碼會封裝request中MappingDatas屬性的值，而MappingDatas中就包含的host、context、wrapper及其path的信息。(在connector的mapper對象中已經(jīng)記錄了該connector對應的engine中的所有host，在mapper.map()方法中會通過解析request的url字符串，逐步得到host、context、wrapper)。封裝完MappingDatas之后，就會調用下面這行代碼，綁定reque

13、st和Wrapper對象：request.setWrapper(Wrapper)request.getMappingData().wrapper);最后在StandardWrappValve.invoke()方法中調用StandardWrappValve所屬Container(即：Wrapper)的allocate()，即調用Wrapper.allocate()得到對應的servlet對象。2.4.4WrapperWrapper代表一個Servlet，它負責管理一個Servlet，包括的Servlet的裝載、初始化、執(zhí)行以及資源回收。Wrapper是最底層的容器，它沒有子容器了，所以調用它的a

14、ddChild將會報錯。Wrapper的實現(xiàn)類是StandardWrapper，StandardWrapper實現(xiàn)了擁有一個Servlet初始化信息的ServletConfig，由此看出StandardWrapper將直接和Servlet的各種信息打交道。StandardWrapperFacade：Wrapper的一個重要屬性，對Wrapper做了一次封裝，和Wrapper一樣實現(xiàn)了ServletConfig。Wrapper中的重要方法：loadServlet()，該方法包含對servlet的基本操作，包括調用init()和service()方法。3、tomcat6核心類結構分析3.1核心類結

15、構圖3.2tomcat啟動過程主線圖Tomcat中，幾乎所有組件都實現(xiàn)了Lifecycle接口，父組件并通過Lifecycle接口管理子組件的生周期。從下圖可以看出，在Engine、Host、Context和Wrapper四個組件才是Tomcat中真正的容器(實現(xiàn)了Container接口)，而Server和Service只是在它們上做的一層封裝而已。3.3請求處理類結構圖3.4Container類結構圖3.5Valve類結構圖3.6Pipeline和valve4、tomcat6如何實現(xiàn)多線程處理4.1多線程處理簡圖4.2多線程處理詳圖tomcat6提供了兩種方式來處理多線程：tomcat6自己

16、寫代碼維護多線程處理(上圖分析采用的方式)tomcat6也提供了通過executor處理多線程的方式從代碼上看：第2種是完全將線程調度交給executor來做，會簡單很多。從學習和可維護性來說：第1種給我展示一個很好的處理多線程場景的學習案例，而且根據(jù)一些網(wǎng)上測試結果看，兩種方式性能相差不大，默認情況下tomcat6也不使用executor。4.3多線程處理過程中幾個比較重要的方法4.4多線程小結對Tomcat多線程處理機制可以簡單的概括為：兩個線程池+線程切換調度+線程開關+線程回收。對于開發(fā)人員來說，可以通過配置文件(server.xml)來進行調優(yōu)，使服務器效率達到最佳。但參數(shù)并不是越大

17、越好，過大反而會導致線程阻塞，甚至內存溢出，因為每個請求對于服務器來說都一個單獨的線程，大量的請求就導致線程并發(fā)，而線程并發(fā)對于服務器來說要靠CPU來進行大量線程切換調度或新增，而每次線程切換或新增JVM要去保存當前線程內容、申請內存、初始化內存等非常消耗CPU、內存和時間操作，導致服務器效率降低，所以還是的根據(jù)服務器的實際硬件配置進行調優(yōu)。我想這也是為什么tomcat會對線程進行回收的原因。（如果XmsJVM堆初始化大小設置的比較小時，大并發(fā)導致使用內存超過該值(但沒有達到XmxJVM堆最大內存值)，這時JVM就需要頻繁的向操作系統(tǒng)申請內存來擴大堆容量，而JVM向操作系統(tǒng)負申請內存空間將會非

18、常耗CPU和內存，這也是為什么在大并發(fā)應用中會把Xms和Xmx設置成一樣或相近，但如果堆內存達到Xmx值，那么JVM就會進行垃圾回收，來獲得內存空間。另外需要注意的是，虛擬機的堆大小決定了虛擬機花費在收集垃圾上的時間和頻度，調整堆大小的目的是最小化垃圾收集的時間，以在特定的時間內最大化處理客戶的請求。堆越大，垃圾回收掃描的內存空間就越大，cpu和內存消耗也就越大，如果系統(tǒng)花費很多的時間收集垃圾，可以減小堆大小。從網(wǎng)上一些資料來看：完全一次垃圾收集應該不超過3-5秒，一般說來使用物理內存的80%作為堆大小。當增加處理器時，記得增加內存，因為分配可以并行進行，而垃圾收集不是并行的。）有一種情況需要注意：當tomcat線程數(shù)增大，但沒有超過最大線程數(shù)時，平均響應時間會增大，但這不意味著tomcat在線程增多時響應速度變慢可能是由于線程數(shù)增多，在請求時需要排隊，導致一部分請求會一直排隊，隨著線程數(shù)的增多，排隊等待的最大時間也會越來越大，而這些大數(shù)據(jù)才是導致平均響應時間變大的原因下面是幾個配置項的說明：Server.xml中的幾個配置項說明.maxThreadsTomcat處理請求的最大線程數(shù)，也決定了tomcat的最大并發(fā)數(shù)，默認為200個。如果connector使用了executor執(zhí)行處理