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硬核图解 Tomcat 整体架构
 
作者:rhsphere
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 2021-9-16
 
编辑推荐:
本文主要介绍Tomcat的总体架构,连接器 Connector,容器 Container,希望对您的学习有所帮助。
本文来自于云时代架构,由火龙果软件Alice编辑、推荐。

总体架构

核心功能:

1.处理 socket 连接,负责将网络字节流与 Request 和 Response 对象的转化;

2.加载和管理 Servlet,以及具体处理 Request 请求;

3.Tomcat 支持的 io 模型有 NIO、NIO2、APR,Tomcat 支持的应用层协议有 http1.1 ajp http2.0。

Tomcat 最顶层是 server,一个 server 有多个 service,一个 service 有多个连接器和一个容器,连接器和容器之间通过 ServletRequest 和 ServletResponse 通信。

通过组合模式、模板方法、观察者模式和骨架抽象类,tomcat 定义了基类 LifeCycleBean 实现 LifeCycle 接口,把公共的逻辑,生命周期状态转变和维护、生命事件的触发和监听器的添加删除,子类负责实现自己的 init、stop 和 start 等方法。

tomcat 自定义了监听器;

@WebListener 注解,定义自己的监听器;

StandardServer、StandardService 等是 Server 和 Service 组件的具体实现类,它们都继承了 LifecycleBase。

StandardEngine、StandardHost、StandardContext 和 StandardWrapper 是相应容器组件的具体实现类,因为它们都是容器,所以继承了 ContainerBase 抽象基类,而 ContainerBase 实现了 Container 接口,也继承了 LifecycleBase 类,它们的生命周期管理接口和功能接口是分开的。

连接器 Connector

连接器进一步细化:

监听网络端口;

接受网络请求;

读取网络字节流;

根据应用层协议解析字节流,生成统一的 tomcat request 和 tomcat response 对象;

将 tomcat request 对象转成 servletRequest;

调用 servlet 容器,得到 servletResponse;

将 servletResponse 转成 tomcat response;

将 tomcat response 转成网络字节流;

将响应字节流写回给浏览器;

按照高内聚的功能划分:

网络通信;

应用层协议解析;

tomcat request/response 与 servlet request/response 的转换;

组件通过接口交互,好处是封装变化。Endpoint 负责提供字节流给 Processor,Processor 负责提供 tomcat request 对象给 Adapter,Adapter负责提供 Servlet Request 给容器。

其中 Endpoint 和 Processor 抽象组装在一起形成了 ProtocolHandler 组件。

ProtocolHandler

Endpoint

接口,抽象实现类是 AbstractEndpoint,具体子类在 NioEndpoint 和 Nio2Endpoint,其中两个重要组件:Acceptor 和 SocketProcessor。

Acceptor 用于监听 Socket 连接请求,SocketProcessor 用于处理收到的 Socket 请求,提交到线程池 Executor 处理。

Processor

接收 Endpoint 的 socket,读取字节流解析成 tomcat request 和 response,通过 adapter 将其提交到容器处理。Processor 的具体实现类 AjpProcessor、Http11Processor 实现了特定协议的解析方法和请求处理方式。

Endpoint 接收到 socket 连接后,生成一个 socketProcessor 交给线程池处理,run 方法会调用 Processor 解析应用层协议,生成 tomcat request 后,调用 adapter 的 service 方法。

Adapter

ProtocolHandler 接口负责解析请求生成 tomcat requst,CoyoteAdapter 的 service 方法,将 Tomcat Request 对象,转成 ServletRequest,再调用 service 方法。

容器 Container

容器的层次结构

父子关系的 Engine、Host、Context、Wrapper 和 Servlet。Context 表示 web 应用程序、wrapper 表示 servlet、context 有多个 wrapper,host 也有多个 context。

Host 代表的是一个虚拟主机,或者说一个站点,可以给 Tomcat 配置多个虚拟主机地址,而一个虚拟主机下可以部署多个 Web 应用程序;Engine 表示引擎,用来管理多个虚拟站点,一个 Service 最多只能有一个 Engine。

容器通过 Pipeline-Valve 责任链,对请求一次处理,invoke 处理方法,每个容器都有一个 Pipeline,触发第一个 Valve,这个容器的 valve 都会被调到,不同容器之间通过 Pipeline 的 getBasic 方法,负责调用下层容器的第一个 Valve。

整个调用连由连接器中的 adapter 触发,调用 engine 中的第一个 Valve。

// Calling the container
2connector.getService().getContainer().
getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

wrapper 容器的最后一个 valve 创建一个 filter 链,并调用 doFilter 方法,最终会调用到 servlet 的 service 方法。

final class StandardWrapperValve
extends ValveBase {

@Override
public final void invoke(Request request, Response response)
throws IOException, ServletException {
// ...

ApplicationFilterChain filterChain =
ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request , wrapper, servlet);
// Call the filter chain for this request
// NOTE: This also calls the servlet's service () method
Container container = this.container;
try {
if ((servlet != null) && (filterChain != null)) {
// Swallow output if needed
if (context.getSwallowOutput()) {
try {
SystemLogHandler.startCapture();
if (request.isAsyncDispatching()) {
request.getAsyncContextInternal().doInternalDispatch ();
} else {

// dofilter
filterChain.doFilter(request.getRequest(),
response.getResponse());
}
} finally {
String log = SystemLogHandler.stopCapture();
if (log != null && log.length() > 0) {
context.getLogger().info(log);
}
}
} else {
if (request.isAsyncDispatching()) {
request.getAsyncContextInternal().doInternalDispatch();
} else {
// dofilter
filterChain.doFilter
(request.getRequest(), response.getResponse());
}
}

}
} catch() {
// ...
}
}
}

ServletContext 是 tomcat 中的一个成员变量,spring 中的 ApplicationContext 是 servlet 规范中的 ServletContext 属性。

 
   
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