功能組件結(jié)構(gòu)

Tomcat 的核心功能有兩個(gè)，分別是負(fù)責(zé)接收和反饋外部請(qǐng)求的連接器 Connector，和負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求的容器 Container。其中連接器和容器相輔相成，一起構(gòu)成了基本的 web 服務(wù) Service。每個(gè) Tomcat 服務(wù)器可以管理多個(gè) Service。

Tomcat 連接器核心原理

Tomcat 連接器框架——Coyote

連接器核心功能

一、監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)端口，接收和響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。

二、網(wǎng)絡(luò)字節(jié)流處理。將收到的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)流轉(zhuǎn)換成 Tomcat Request 再轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的 ServletRequest 給容器，同時(shí)將容器傳來(lái)的 ServletResponse 轉(zhuǎn)成 Tomcat Response 再轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)流。

連接器模塊設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足連接器的兩個(gè)核心功能，我們需要一個(gè)通訊端點(diǎn)來(lái)監(jiān)聽(tīng)端口；需要一個(gè)處理器來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)字節(jié)流；最后還需要一個(gè)適配器將處理后的結(jié)果轉(zhuǎn)成容器需要的結(jié)構(gòu)。

對(duì)應(yīng)的源碼包路徑 org.apache.coyote 。對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖如下

Tomcat 容器核心原理

Tomcat 容器框架——Catalina

容器結(jié)構(gòu)分析

每個(gè) Service 會(huì)包含一個(gè)容器。容器由一個(gè)引擎可以管理多個(gè)虛擬主機(jī)。每個(gè)虛擬主機(jī)可以管理多個(gè) Web 應(yīng)用。每個(gè) Web 應(yīng)用會(huì)有多個(gè) Servlet 包裝器。Engine、Host、Context 和 Wrapper，四個(gè)容器之間屬于父子關(guān)系。

對(duì)應(yīng)的源碼包路徑 org.apache.coyote 。對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖如下

容器請(qǐng)求處理

容器的請(qǐng)求處理過(guò)程就是在 Engine、Host、Context 和 Wrapper 這四個(gè)容器之間層層調(diào)用，最后在 Servlet 中執(zhí)行對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯。各容器都會(huì)有一個(gè)通道 Pipeline，每個(gè)通道上都會(huì)有一個(gè) Basic Valve（如StandardEngineValve）， 類(lèi)似一個(gè)閘門(mén)用來(lái)處理 Request 和 Response 。其流程圖如下。

Tomcat 請(qǐng)求處理流程

上面的知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)零零碎碎地介紹了一個(gè) Tomcat 是如何處理一個(gè)請(qǐng)求。簡(jiǎn)單理解就是連接器的處理流程 + 容器的處理流程 = Tomcat 處理流程。哈！那么問(wèn)題來(lái)了，Tomcat 是如何通過(guò)請(qǐng)求路徑找到對(duì)應(yīng)的虛擬站點(diǎn)？是如何找到對(duì)應(yīng)的 Servlet 呢？

映射器功能介紹

這里需要引入一個(gè)上面沒(méi)有介紹的組件 Mapper。顧名思義，其作用是提供請(qǐng)求路徑的路由映射。根據(jù)請(qǐng)求URL地址匹配是由哪個(gè)容器來(lái)處理。其中每個(gè)容器都會(huì)它自己對(duì)應(yīng)的Mapper，如 MappedHost。不知道大家有沒(méi)有回憶起被 Mapper class not found 支配的恐懼。在以前，每寫(xiě)一個(gè)完整的功能，都需要在 web.xml 配置映射規(guī)則，當(dāng)文件越來(lái)越龐大的時(shí)候，各個(gè)問(wèn)題隨著也會(huì)出現(xiàn)

HTTP請(qǐng)求流程

打開(kāi) tomcat/conf 目錄下的 server.xml 文件來(lái)分析一個(gè)http://localhost:8080/docs/api 請(qǐng)求。

第一步：連接器監(jiān)聽(tīng)的端口是8080。由于請(qǐng)求的端口和監(jiān)聽(tīng)的端口一致，連接器接受了該請(qǐng)求。

第二步：因?yàn)橐娴哪J(rèn)虛擬主機(jī)是 localhost，并且虛擬主機(jī)的目錄是webapps。所以請(qǐng)求找到了 tomcat/webapps 目錄。

第三步：解析的 docs 是 web 程序的應(yīng)用名，也就是 context。此時(shí)請(qǐng)求繼續(xù)從 webapps 目錄下找 docs 目錄。有的時(shí)候我們也會(huì)把應(yīng)用名省略。

第四步：解析的 api 是具體的業(yè)務(wù)邏輯地址。此時(shí)需要從 docs/WEB-INF/web.xml 中找映射關(guān)系，最后調(diào)用具體的函數(shù)。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">

 <Service name="Catalina">

	<!-- 連接器監(jiān)聽(tīng)端口是 8080，默認(rèn)通訊協(xié)議是 HTTP/1.1 -->
 <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
  connectionTimeout="20000"
  redirectPort="8443" />
			 
	<!-- 名字為 Catalina 的引擎，其默認(rèn)的虛擬主機(jī)是 localhost -->
 <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">

	 <!-- 名字為 localhost 的虛擬主機(jī)，其目錄是 webapps-->
 <Host name="localhost" appBase="webapps"
  unpackWARs="true" autoDeploy="true">

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

SpringBoot 如何啟動(dòng)內(nèi)嵌的 Tomcat

SpringBoot 一鍵啟動(dòng)服務(wù)的功能，讓有很多剛?cè)肷鐣?huì)的朋友都忘記 Tomcat 是啥。隨著硬件的性能越來(lái)越高，普通中小項(xiàng)目都可以直接用內(nèi)置 Tomcat 啟動(dòng)。但是有些大一點(diǎn)的項(xiàng)目可能會(huì)用到 Tomcat 集群和調(diào)優(yōu)，內(nèi)置的 Tomcat 就不一定能滿(mǎn)足需求了。

我們先從源碼中分析 SpringBoot 是如何啟動(dòng) Tomcat，以下是 SpringBoot 2.x 的代碼。

代碼從 main 方法開(kāi)始，執(zhí)行 run 方法啟動(dòng)項(xiàng)目。

SpringApplication.run

從 run 方法點(diǎn)進(jìn)去，找到刷新應(yīng)用上下文的方法。

this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
this.refreshContext(context);
this.afterRefresh(context, applicationArguments);

從 refreshContext 方法點(diǎn)進(jìn)去，找 refresh 方法。并一層層往上找其父類(lèi)的方法。

this.refresh(context);

在 AbstractApplicationContext 類(lèi)的 refresh 方法中，有一行調(diào)用子容器刷新的邏輯。

this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
this.initMessageSource();
this.initApplicationEventMulticaster();
this.onRefresh();
this.registerListeners();
this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
this.finishRefresh();

從 onRefresh 方法點(diǎn)進(jìn)去，找到 ServletWebServerApplicationContext 的實(shí)現(xiàn)方法。在這里終于看到了希望。

protected void onRefresh() {
 super.onRefresh();

 try {
 this.createWebServer();
 } catch (Throwable var2) {
 throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", var2);
 }
}

從 createWebServer 方法點(diǎn)進(jìn)去，找到從工廠類(lèi)中獲取 WebServer的代碼。

if (webServer == null && servletContext == null) {
 ServletWebServerFactory factory = this.getWebServerFactory();
 // 獲取 web server 
 this.webServer = factory.getWebServer(new ServletContextInitializer[]{this.getSelfInitializer()});
} else if (servletContext != null) {
 try {
 // 啟動(dòng) web server
 this.getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
 } catch (ServletException var4) {
 throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", var4);
 }
}

從 getWebServer 方法點(diǎn)進(jìn)去，找到 TomcatServletWebServerFactory 的實(shí)現(xiàn)方法，與之對(duì)應(yīng)的還有 Jetty 和 Undertow。這里配置了基本的連接器、引擎、虛擬站點(diǎn)等配置。

public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
 Tomcat tomcat = new Tomcat();
 File baseDir = this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory : this.createTempDir("tomcat");
 tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
 Connector connector = new Connector(this.protocol);
 tomcat.getService().addConnector(connector);
 this.customizeConnector(connector);
 tomcat.setConnector(connector);
 tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
 this.configureEngine(tomcat.getEngine());
 Iterator var5 = this.additionalTomcatConnectors.iterator();

 while(var5.hasNext()) {
 Connector additionalConnector = (Connector)var5.next();
 tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
 }

 this.prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
 return this.getTomcatWebServer(tomcat);
}

服務(wù)啟動(dòng)后會(huì)打印日志

o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat initialized with port(s): 8900 (http)
o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat]
org.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet Engine: Apache Tomcat/8.5.34
o.a.catalina.core.AprLifecycleListener : The APR based Apache Tomcat Native library which allows optimal ...
o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
o.s.web.context.ContextLoader : Root WebApplicationContext: initialization completed in 16858 ms

END

文章到這里就結(jié)束了，實(shí)在是 hold 不住了，周末寫(xiě)了一整天還沒(méi)有寫(xiě)到源碼部分，只能放在下一章了。再寫(xiě)真的就要廢了，有什么不對(duì)的地方請(qǐng)多多指出

以上就是Tomcat的工作原理是怎樣的的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Tomcat 工作原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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