Tomcat服務(wù)器的運(yùn)行原理是怎樣的？

整體架構(gòu)

我們想要了解一個(gè)框架，首先要了解它是干什么的，Tomcat我們都知道，是用于處理連接過來的Socket請(qǐng)求的。那么Tomcat就會(huì)有兩個(gè)功能：

• 對(duì)外處理連接，將收到的字節(jié)流轉(zhuǎn)化為自己想要的Request和Response對(duì)象
• 對(duì)內(nèi)處理Servlet，將對(duì)應(yīng)的Request請(qǐng)求分發(fā)到相應(yīng)的Servlet中

那么我們整體的骨架就出來了，Tomcat其實(shí)就分為兩大部分，一部分是連接器(Connnector)處理對(duì)外連接和容器(Container)管理對(duì)內(nèi)的Servelet。大體的關(guān)系圖如下

最外層的大框就是代表一個(gè)Tomcat服務(wù)，一個(gè)Tomcat服務(wù)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)Service。每個(gè)Service都有連接器和容器。這些對(duì)應(yīng)的關(guān)系我們也可以打開在Tomcat目錄配置文件中server.xml中看出來。

<Server port="8006" shutdown="SHUTDOWN">
  <Service name="Catalina">

    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
    <Connector port="8010" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">

      <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">

        <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
               resourceName="UserDatabase"/>
      </Realm>

      <Host name="localhost"  appBase="webapps"

      </Host>
    </Engine>
  </Service>
</Server>

這里我將其中配置文件中刪除了一些內(nèi)容精簡了一下，這里我們可以看到連接器其實(shí)就是Connector，一個(gè)Service中可以有多個(gè)連接器，容器其實(shí)對(duì)應(yīng)的就是Engine。

Tomcat的整體架構(gòu)簡單來說就是這樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系。接下來我們簡單的介紹連接器的整體架構(gòu)和容器的整體架構(gòu)。

連接器

我們可以看到上圖中連接器傳給容器的是ServletRequest對(duì)象，而容器傳給連接器的是ServletResponse對(duì)象，這些在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中是肯定不行的，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸中傳送的字節(jié)流。所以連接器的功能需求我們大概能總結(jié)出來以下幾點(diǎn)。

• Socket連接
• 讀取請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)中的字節(jié)流
• 根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議(Http/AJP)解析字節(jié)流，生成統(tǒng)一的Tomcat Requestt對(duì)象
• 將Tomcat Reques傳給容器
• 容器返回Tomcat Response對(duì)象
• 將Tomcat Response對(duì)象轉(zhuǎn)換為字節(jié)流
• 將字節(jié)流返回給客戶端

其實(shí)上面的細(xì)分都能總結(jié)為以下的三點(diǎn)

• 網(wǎng)絡(luò)通信
• 應(yīng)用層協(xié)議的解析
• Tomcat的Request/Response與ServletRequest/ServletResponse對(duì)象的轉(zhuǎn)化

而在Tomcat中它也用了三個(gè)類來實(shí)現(xiàn)上面的三個(gè)功能，分別對(duì)應(yīng)如下

• EndPoint
• Processor
• Adapter

用圖表示他們的關(guān)系的話就是這樣

容器

容器，顧名思義就是裝東西的器具，那么這個(gè)Tomcat容器是裝什么的呢？其實(shí)主要的就是裝了Servlet的。那么容器是如何設(shè)計(jì)的呢？Tomcat的容器設(shè)計(jì)其實(shí)是用了組合設(shè)計(jì)模式。其實(shí)從Server.xml中我們也能看到其關(guān)系了。

  <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
      <Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">

      </Host>
    </Engine>

在這里面我們只能看到容器中的兩個(gè)模塊，一個(gè)是頂層模塊Engine，另一個(gè)是Host，其實(shí)還有兩個(gè)模塊，一個(gè)是Context對(duì)應(yīng)的是我們webapp里面的每個(gè)應(yīng)用文件夾，每個(gè)文件夾就是對(duì)應(yīng)一個(gè)Context，還有一個(gè)模塊Wrapper對(duì)應(yīng)的是我們Context中的所有servlet，Wrapper管理了訪問關(guān)系與具體的Servlet的對(duì)應(yīng)。圖表示就是下面這樣。

Tomcat中容器所有模塊都實(shí)現(xiàn)了Container接口，而組合模式的意義就是使得用戶對(duì)于單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性，即無論添加多少個(gè)Context其使用就是為了找到其下面的Servlet，而無論添加多少個(gè)Host也是為了找個(gè)下面的Servlet。而在容器中設(shè)計(jì)了這么多的模塊，一個(gè)請(qǐng)求過來Tomcat如何找到對(duì)應(yīng)的Servlet進(jìn)行處理呢？

請(qǐng)求如何定位

我們就舉個(gè)最簡單的例子，我們本機(jī)應(yīng)用上啟動(dòng)了一個(gè)Tomcat，webapp下有我們部署的一個(gè)應(yīng)用buxuewushu。我們在瀏覽器上輸入http://localhost:8080/buxuewushu/add.do是如何找到對(duì)應(yīng)Servlet進(jìn)行處理呢？

在我們啟動(dòng)Tomcat的時(shí)候，連接器就會(huì)進(jìn)行初始化監(jiān)聽所配置的端口號(hào)，這里我們配置的是8080端口對(duì)應(yīng)的協(xié)議是HTTP。

• 請(qǐng)求發(fā)送到本機(jī)的8080端口，被在那里監(jiān)聽的HTTP/1.1的連接器Connector獲得
• 連接器Connector將字節(jié)流轉(zhuǎn)換為容器所需要的ServletRequest對(duì)象給同級(jí)Service下的容器模塊Engine進(jìn)行處理
• Engine獲得地址http://localhost:8080/buxuewushu/add。匹配他下面的Host主機(jī)
• 匹配到名為localhost的Host（就算此時(shí)請(qǐng)求為具體的ip，沒有配置相應(yīng)的Host，也會(huì)交給名為localhost的Host進(jìn)行處理，因?yàn)樗悄J(rèn)的主機(jī)）
• Host匹配到路徑為/buxuewushu的Context，即在webapp下面找到相應(yīng)的文件夾
• Context匹配到URL規(guī)則為*.do的servlet，對(duì)應(yīng)為某個(gè)Servlet類
• 調(diào)用其doGet或者doPost方法
• Servlet執(zhí)行完以后將對(duì)象返回給Context
• Context返回給Host
• Host返回給Engine
• Engine返回給連接器Connector
• 連接器Connector將對(duì)象解析為字節(jié)流發(fā)送給客戶端