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(wèn)題就可以游刃而解。了解Tomcat的整體架構(gòu)對(duì)日后深入了解Tomcat來(lái)說(shuō)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(gè)服務(wù)器，從上圖中可以看出，一個(gè)Server可以包含至少一個(gè)Service，用于具體提供服務(wù)。Service主要包含兩個(gè)部分：Connector和Container。從上圖中可以看出 Tomcat 的心臟就是這兩個(gè)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(qǐng)求。一個(gè)Tomcat中只有一個(gè)Server，一個(gè)Server可以包含多個(gè)Service，一個(gè)Service只有一個(gè)Container，但是可以有多個(gè)Connectors，這是因?yàn)橐粋€(gè)服務(wù)可以有多個(gè)連接，如同時(shí)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(huì)說(shuō)到）：多個(gè) Connector 和一個(gè) Container 就形成了一個(gè) Service，有了 Service 就可以對(duì)外提供服務(wù)了。

3、但 Service 還要一個(gè)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(gè) Tomcat 的生命周期由 Server 控制。另外，上述的包含關(guān)系或者說(shuō)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(gè)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(guò)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(hào)為8005，shutdown=”SHUTD

4、OWN” ，表示在8005端口監(jiān)聽(tīng)“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就會(huì)關(guān)閉Tomcat。一個(gè)Server有一個(gè)Service，當(dāng)然還可以進(jìn)行配置，一個(gè)Service有多個(gè)，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(gè)Server，一個(gè)Server可以有多個(gè)Service，一個(gè)Service可以有多個(gè)Connector和一個(gè)Container；Server掌管著整個(gè)Tomcat的生死大權(quán)；Service 是對(duì)外提供服務(wù)的；Connector用于接受請(qǐng)求并將請(qǐng)求封裝成Request和Respon

5、se來(lái)具體處理；Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理request請(qǐng)求。以上是整個(gè)Tomcat頂層的分層架構(gòu)和各個(gè)組件之間的關(guān)系以及作用，對(duì)于絕大多數(shù)的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，Server和Service對(duì)我們來(lái)說(shuō)確實(shí)很遠(yuǎn)，而開(kāi)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(lái)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(gè)請(qǐng)求發(fā)送到Tomcat之后，首先經(jīng)過(guò)Service然后會(huì)交給我們的Connector，Connector用于接收請(qǐng)求，并將接收的請(qǐng)求封裝為Re

6、quest和Response來(lái)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(qǐng)求之后再返回給Connector，最后在由Connector通過(guò)Socket將處理的結(jié)果返回給客戶(hù)端，這樣整個(gè)請(qǐng)求的就處理完了！Connector最底層使用的是Socket來(lái)進(jìn)行連接的，Request和Response是按照HTTP協(xié)議來(lái)封裝的，所以Connector同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議和HTTP協(xié)議。Tomcat既然處理請(qǐng)求，那么肯定需要先接收到這個(gè)請(qǐng)求，而想要接收請(qǐng)求這個(gè)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(qǐng)求并將請(qǐng)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(hù)端。因此，我們可以把Connector分為四個(gè)方面進(jìn)行理解：（1）Connector如何接受請(qǐng)求的？（2）如何將請(qǐng)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(hù)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(lái)處理請(qǐng)求的，不同的ProtocolHandler代表不同的連接類(lèi)型，比如：Http11Protocol使用的是普通Socket來(lái)連接的，Http11NioProtocol使用的是NioSocket來(lái)連接的。其中ProtocolHandler由包含了三個(gè)部件：Endpoint、Processor、Adapter。Endpoint用來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的，而Processor用來(lái)實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議的，Adapter將請(qǐng)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(gè)內(nèi)部類(lèi)和一個(gè)Handler接口。Acceptor用于監(jiān)聽(tīng)請(qǐng)求，AsyncTimeout用于檢查異步Request的超時(shí)，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(wèn)題，但（4）還是不知道。接下來(lái)我們就來(lái)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(qǐng)求，在Connector內(nèi)部包含了4個(gè)子容器，結(jié)構(gòu)圖如下（圖C）：（圖C）4個(gè)子容器的作用分別是：（1）Engine：引擎，用來(lái)管理多個(gè)站點(diǎn)，一個(gè)Service最多只能有一個(gè)Engine；（2）Host：代表一個(gè)站點(diǎn)，也可以叫虛擬主機(jī)，通過(guò)配置Host就可以添加站點(diǎn)；（3）Context：代表一個(gè)應(yīng)用程序，對(duì)應(yīng)著平時(shí)開(kāi)發(fā)的一套程序，或者一個(gè)WEB-INF目錄以及下面的web.xml文件；（4）Wrapper：每一Wrapper封裝著一個(gè)Ser

11、vlet。下面找一個(gè)Tomcat的文件目錄對(duì)照一下：Context和Host的區(qū)別是Context表示一個(gè)應(yīng)用，我們的Tomcat中默認(rèn)的配置下webapps下的每一個(gè)文件夾目錄都是一個(gè)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(gè)webapps就是一個(gè)Host站點(diǎn)。我們?cè)L問(wèn)應(yīng)用Context的時(shí)候，如果是ROOT下的則直接使用域名就可以訪問(wèn)，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(wèn)。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(guò)Host站點(diǎn)下默認(rèn)的主營(yíng)用是ROOT目錄下的。看到這里我們知道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(kāi)始探討一下Container是如何進(jìn)行處理的。六、Container如何處理請(qǐng)求的Container處理請(qǐng)求是使用Pipeline-Valve管道來(lái)處理的！（Valve是閥門(mén)之意）Pipeline-Valve是責(zé)任鏈模式，責(zé)任鏈模式是指在一個(gè)請(qǐng)求處理的過(guò)程中有很多處理者依次對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理，每個(gè)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(qǐng)求返回，再讓下一個(gè)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(gè)Pipeline都有特定的Valve，而且是在管道的最后一個(gè)執(zhí)行，這個(gè)Valve叫做BaseValve，BaseValve是不可刪除的；（2）在上層容器的管道的BaseValve中會(huì)調(diào)用下層容器的管道。我們知道Container包含四個(gè)子容器，而這四個(gè)子容器對(duì)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(qǐng)求后會(huì)首先調(diào)用最頂層容器的Pipeline來(lái)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(huì)執(zhí)行EngineValve1、EngineValve2等等，最后會(huì)執(zhí)行StandardEngineValve，在StandardEngineValve中會(huì)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(shí)候，會(huì)在StandardWrapperValve中創(chuàng)建FilterChain，并調(diào)用其doFilter方法來(lái)處理請(qǐng)求，這個(gè)FilterChain包含著我們配置的與請(qǐng)求相匹配的Filter和Servlet，其doFilter方法會(huì)依次調(diào)用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法，這樣請(qǐng)求就得到了