一、架構(gòu)

下面談?wù)勎覍?duì)Tomcat架構(gòu)的理解

總體架構(gòu)：

1、面向組件架構(gòu)

2、基于JMX

3、事件偵聽(tīng)

1）面向組件架構(gòu)

tomcat代碼看似很龐大，但從結(jié)構(gòu)上看卻很清晰和簡(jiǎn)單，它主要由一堆組件組成，如Server、Service、Connector等，并基于JMX管理這些組件，另外實(shí)現(xiàn)以上接口的組件也實(shí)現(xiàn)了代表生存期的接口Lifecycle，使其組件履行固定的生存期，在其整個(gè)生存期的過(guò)程中通過(guò)事件偵聽(tīng)LifecycleEvent實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。Tomcat的核心類圖如下所示：

1、Catalina：與開始/關(guān)閉shell腳本交互的主類，因此如果要研究啟動(dòng)和關(guān)閉的過(guò)程，就從這個(gè)類開始看起。

2、Server：是整個(gè)Tomcat組件的容器，包含一個(gè)或多個(gè)Service。

3、Service：Service是包含Connector和Container的集合，Service用適當(dāng)?shù)腃onnector接收用戶的請(qǐng)求，再發(fā)給相應(yīng)的Container來(lái)處理。

4、Connector：實(shí)現(xiàn)某一協(xié)議的連接器，如默認(rèn)的有實(shí)現(xiàn)HTTP、HTTPS、AJP協(xié)議的。

5、Container：可以理解為處理某類型請(qǐng)求的容器，處理的方式一般為把處理請(qǐng)求的處理器包裝為Valve對(duì)象，并按一定順序放入類型為Pipeline的管道里。Container有多種子類型：Engine、Host、Context和Wrapper，這幾種子類型Container依次包含，處理不同粒度的請(qǐng)求。另外Container里包含一些基礎(chǔ)服務(wù)，如Loader、Manager和Realm。

6、Engine：Engine包含Host和Context，接到請(qǐng)求后仍給相應(yīng)的Host在相應(yīng)的Context里處理。

7、Host：就是我們所理解的虛擬主機(jī)。

8、Context：就是我們所部屬的具體Web應(yīng)用的上下文，每個(gè)請(qǐng)求都在是相應(yīng)的上下文里處理的

9、Wrapper：Wrapper是針對(duì)每個(gè)Servlet的Container，每個(gè)Servlet都有相應(yīng)的Wrapper來(lái)管理。

可以看出Server、Service、Connector、Container、Engine、Host、Context和Wrapper這些核心組件的作用范圍是逐層遞減，并逐層包含。

下面就是些被Container所用的基礎(chǔ)組件：

1、Loader：是被Container用來(lái)載入各種所需的Class。

2、Manager：是被Container用來(lái)管理Session池。

3、Realm：是用來(lái)處理安全里授權(quán)與認(rèn)證。

分析完核心類后，再看看Tomcat啟動(dòng)的過(guò)程，Tomcat啟動(dòng)的時(shí)序圖如下所示：

從上圖可以看出，Tomcat啟動(dòng)分為init和start兩個(gè)過(guò)程，核心組件都實(shí)現(xiàn)了Lifecycle接口，都需實(shí)現(xiàn)start方法，因此在start過(guò)程中就是從Server開始逐層調(diào)用子組件的start過(guò)程。

2）基于JMX

Tomcat會(huì)為每個(gè)組件進(jìn)行注冊(cè)過(guò)程，通過(guò)Registry管理起來(lái)，而Registry是基于JMX來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在看組件的init和start過(guò)程實(shí)際上就是初始化MBean和觸發(fā)MBean的start方法，會(huì)大量看到形如：

Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "init", false);Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "start", false);

這樣的代碼，這實(shí)際上就是通過(guò)JMX管理各種組件的行為和生命期。

3）事件偵聽(tīng)

各個(gè)組件在其生命期中會(huì)有各種各樣行為，而這些行為都有觸發(fā)相應(yīng)的事件，Tomcat就是通過(guò)偵聽(tīng)這些時(shí)間達(dá)到對(duì)這些行為進(jìn)行擴(kuò)展的目的。在看組件的init和start過(guò)程中會(huì)看到大量如：

lifecycle.fireLifecycleEvent(AFTER_START_EVENT, null);

這樣的代碼，這就是對(duì)某一類型事件的觸發(fā)，如果你想在其中加入自己的行為，就只用注冊(cè)相應(yīng)類型的事件即可。

二、一次完整請(qǐng)求的里里外外

前幾天分析了一下Tomcat的架構(gòu)和啟動(dòng)過(guò)程，今天開始研究它的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。Tomcat最本質(zhì)就是個(gè)能運(yùn)行JSP/Servlet的Web服務(wù)器 ，因此最典型的應(yīng)用就是用戶通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器，Tomcat接收到請(qǐng)求后轉(zhuǎn)發(fā)給Servlet，由Servlet處理完后，把結(jié)果返回給客戶端。今天就專門解析一下這么一個(gè)完整的請(qǐng)求的內(nèi)部機(jī)理。

通過(guò)DEBUG，一路跟下來(lái)，發(fā)現(xiàn)Tomcat處理請(qǐng)求的核心過(guò)程是以下幾點(diǎn)：

1、啟動(dòng)的時(shí)候啟動(dòng)預(yù)支持協(xié)議的Endpoint，Endpoint會(huì)起專門的線程監(jiān)聽(tīng)相應(yīng)協(xié)議的請(qǐng)求，默認(rèn)的情況下，會(huì)啟動(dòng)JIoEndpoint，JIoEndpoint基于Java ServerSocket接收Http的請(qǐng)求

2、ServerSocket接收到客戶端請(qǐng)求的Socket后，一路包裝，并一路從Host一直傳遞到Wrapper，再請(qǐng)求到相應(yīng)的Servlet

下面將重點(diǎn)解析以上兩個(gè)過(guò)程。

通過(guò)以前的分析（Tomcat源碼分析一）可知道當(dāng)Tomcat啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)啟動(dòng)Connector，此時(shí)Connector會(huì)通過(guò)ProtocolHandler把Endpoint啟動(dòng)起來(lái)。默認(rèn)情況下，Tomcat會(huì)啟動(dòng)兩種Connector，分別是Http協(xié)議和AJP協(xié)議的，依次對(duì)應(yīng)Http11Protocol和AjpProtocol，兩者都是啟動(dòng)JIoEndpoint。下面看看JIoEndpoint的start方法：

public void start() throws Exception { // Initialize socket if not done before if (!initialized) { init(); } if (!running) { running = true; paused = false; // Create worker collection if (getExecutor() == null) { createExecutor(); } // Start acceptor threads for (int i = 0; i < acceptorThreadCount; i++) { Thread acceptorThread = new Thread(new Acceptor(), getName() + "-Acceptor-" + i); acceptorThread.setPriority(threadPriority); acceptorThread.setDaemon(getDaemon()); acceptorThread.start(); } } }

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以上代碼很清晰地表示啟動(dòng)acceptorThreadCount個(gè)線程，每個(gè)線程由Acceptor代理，具體看看Acceptor的run方法：

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public void run() { // Loop until we receive a shutdown command while (running) { // Loop if endpoint is paused while (paused) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { // Ignore } } // Accept the next incoming connection from the server socket try { Socket socket = serverSocketFactory.acceptSocket(serverSocket); serverSocketFactory.initSocket(socket); // Hand this socket off to an appropriate processor if (!processSocket(socket)) { // Close socket right away try { socket.close(); } catch (IOException e) { // Ignore } } }catch ( IOException x ) { if ( running ) log.error(sm.getString("endpoint.accept.fail"), x); } catch (Throwable t) { log.error(sm.getString("endpoint.accept.fail"), t); } // The processor will recycle itself when it finishes } }

由此可得到這么一個(gè)結(jié)論：Tomcat就是通過(guò)ServerSocket監(jiān)聽(tīng)Socket的方式來(lái)接收客戶端請(qǐng)求的。具體代碼就無(wú)需我解析了，稍微了解Java net的人都能看懂以上代碼，Tomcat就是用最標(biāo)準(zhǔn)和最基礎(chǔ)的Socket調(diào)用方法來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的。找到處理請(qǐng)求的源頭后下面要做的是事情就簡(jiǎn)單了，打好斷點(diǎn)，在瀏覽器里請(qǐng)求一個(gè)最簡(jiǎn)單的Hello world，一路debug下去。一路跟下來(lái)，主流程的時(shí)序圖如下所示：

從上圖可知，以上過(guò)程可分解成以下三個(gè)最主要的核心點(diǎn)：

1、基于Http1.1協(xié)議對(duì)Socket的解析和包裝

2、StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve和StandardWrapperValve四種Valve的一路inoke。四種不同層次的Valve做了不同層次的處理和封裝

3、基于責(zé)任鏈模式ApplicationFilterChain實(shí)現(xiàn)Filter攔截和實(shí)際Servlet的請(qǐng)求

以上三個(gè)核心點(diǎn)都是內(nèi)容非常豐富的可研究點(diǎn)，會(huì)在以后幾天逐一進(jìn)行剖析。

三、可攜帶狀態(tài)的線程池

最近想實(shí)現(xiàn)一個(gè)可攜帶狀態(tài)的線程池，具體需求就是池中的線程被用來(lái)處理某種信息，而此信息可視為線程所依賴的外部狀態(tài)。如果用簡(jiǎn)單的線程池來(lái)實(shí)現(xiàn)，線程初始化時(shí)就得賦予某些信息，使得線程無(wú)法被再次利用。在看老版Tomcat的源碼時(shí)，找到了答案，其實(shí)現(xiàn)思路主要是利用了線程的等待和喚起，HttpProcessor的實(shí)現(xiàn)正好基于此思路，時(shí)序圖如下所示：

初始化HttpProcessor線程時(shí)，沒(méi)法賦予所需的Socket對(duì)象，因?yàn)槿绻诔跏蓟A段就賦予Socket會(huì)導(dǎo)致此線程沒(méi)法回收用來(lái)處理其他Socket。因此，在HttpProcessor的run階段，先把線程給wait住，具體在await方法里體現(xiàn)，代碼如下所示：

/** * Await a newly assigned Socket from our Connector, or null * if we are supposed to shut down. */ private synchronized Socket await() { // Wait for the Connector to provide a new Socket while (!available) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } // Notify the Connector that we have received this Socket Socket socket = this.socket; available = false; notifyAll(); if ((debug >= 1) && (socket != null)) log(" The incoming request has been awaited"); return (socket); }

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/** * Await a newly assigned Socket from our Connector, or null * if we are supposed to shut down. */ private synchronized Socket await() { // Wait for the Connector to provide a new Socket while (!available) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } // Notify the Connector that we have received this Socket Socket socket = this.socket; available = false; notifyAll(); if ((debug >= 1) && (socket != null)) log(" The incoming request has been awaited"); return (socket); }

當(dāng)HttpConnector調(diào)用HttpProcessor.assign(socket)方法時(shí)，會(huì)給此線程賦予Socket對(duì)象，并喚起此線程，使其繼續(xù)執(zhí)行，assign方法的源碼如下所示：

/** * Process an incoming TCP/IP connection on the specified socket. Any * exception that occurs during processing must be logged and swallowed. * NOTE: This method is called from our Connector's thread. We * must assign it to our own thread so that multiple simultaneous * requests can be handled. * * @param socket TCP socket to process */ synchronized void assign(Socket socket) { // Wait for the Processor to get the previous Socket while (available) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } // Store the newly available Socket and notify our thread this.socket = socket; available = true; notifyAll(); if ((debug >= 1) && (socket != null)) log(" An incoming request is being assigned"); }

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/** * Process an incoming TCP/IP connection on the specified socket. Any * exception that occurs during processing must be logged and swallowed. * NOTE: This method is called from our Connector's thread. We * must assign it to our own thread so that multiple simultaneous * requests can be handled. * * @param socket TCP socket to process */ synchronized void assign(Socket socket) { // Wait for the Processor to get the previous Socket while (available) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } // Store the newly available Socket and notify our thread this.socket = socket; available = true; notifyAll(); if ((debug >= 1) && (socket != null)) log(" An incoming request is being assigned"); }

線程被喚起和賦予socket對(duì)象后，繼續(xù)執(zhí)行核心的process方法，HttpProcessor.run的完整源碼如下所示：

/** * The background thread that listens for incoming TCP/IP connections and * hands them off to an appropriate processor. */ public void run() { // Process requests until we receive a shutdown signal while (!stopped) { // Wait for the next socket to be assigned Socket socket = await(); if (socket == null) continue; // Process the request from this socket try { process(socket); } catch (Throwable t) { log("process.invoke", t); } // Finish up this request connector.recycle(this); } // Tell threadStop() we have shut ourselves down successfully synchronized (threadSync) { threadSync.notifyAll(); } }

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/** * The background thread that listens for incoming TCP/IP connections and * hands them off to an appropriate processor. */ public void run() { // Process requests until we receive a shutdown signal while (!stopped) { // Wait for the next socket to be assigned Socket socket = await(); if (socket == null) continue; // Process the request from this socket try { process(socket); } catch (Throwable t) { log("process.invoke", t); } // Finish up this request connector.recycle(this); } // Tell threadStop() we have shut ourselves down successfully synchronized (threadSync) { threadSync.notifyAll(); } }

四、Request和Response處理的全過(guò)程

從Tomcat源碼分析（二）可知，用戶的一個(gè)請(qǐng)求會(huì)經(jīng)過(guò)n個(gè)環(huán)節(jié)的處理，最后到達(dá)開發(fā)人員寫的Servlet，傳給Servlet也就是HttpServletRequest和HttpServletResponse，因此可以認(rèn)為這一路走下來(lái)無(wú)非就是把最原始的Socket包裝成Servlet里用到的HttpServletRequest和HttpServletResponse，只不過(guò)每個(gè)環(huán)節(jié)完成的包裝功能和部分不一樣而已，信息流如下圖所示：

其中，Request與Response的類圖如下所示：

org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response是Tomcat內(nèi)部使用的，不提供給開發(fā)者調(diào)用，類是final類型的。下面結(jié)合一次完整請(qǐng)求的時(shí)序圖來(lái)看看從Socket到org.apache.catalina.connector.Request的加工過(guò)程：

由上圖可見(jiàn)，Request的解析和加工過(guò)程不是在一個(gè)方法里搞定，而是信息流動(dòng)過(guò)程中逐步解析的，不同層次的處理器解析不同層次的信息，在解析過(guò)程同時(shí)做了些判斷和攔截的工作，比如當(dāng)發(fā)現(xiàn)是要訪問(wèn)WEB-INF的資源，會(huì)直接返回錯(cuò)誤給客戶端等等。

來(lái)自：

http://www.uml.org.cn/j2ee/201306285.asp

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/davidwang456/p/3821320.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Tomcat源码分析--转的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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