Tomcat学习1：架构设计

Tomcat是什么

Tomcat是一个servlet容器，同时也具备HTTP服务器的功能，我们称其为web容器；servlet容器和实现业务的servlet接口的一整套规范就是servlet规范，其扩展性包含了干预过程的Filter和基于状态的Listener；

作为一个HTTP服务器，主要是接受连接，解析请求数据，处理请求和发送响应结果；

servlet容器用来加载管理具体的业务类，实例化和调用具体的servlet。

 

1）：一次请求经过http服务器和servlet的流程？

2）：Filter和Listener的具体应用场景？

3）：Servlet容器和Spring容器的关系？

4）：如何实现一个HttpServlet类？

Tomcat架构为什么这么设计

tomcat设计的核心是为了解决两个问题：建立连接&处理请求，对应了两个核心组件Connector和Container。

客户端发送一个HTTP请求的完整过程：

 

 

针对这个HTTP请求，Tomcat用start方法封装前五个步骤，启动并处理请求，stop方法封装第6步，关闭连接，停止服务。可以抽象出如下结构：

 

 这样请求的监听和请求处理放一起扩展性很差，按照职责分离出Connector和Container

 

 

多个Connector和Container，如何知道Connector的请求由哪个Container处理？通过维护一个复杂的映射表来解决。这个映射表该怎么维护？抽象出一个service

 

 一个service负责维护多个Connector和一个Container，每个请求都找到唯一的Container进行处理。（也即是Engine，标识整个servlet引擎，引擎只负责处理请求）

1：Container容器设计

网络连接和处理请求解耦了，但是应用服务器是用来部署并运行web应用的，引擎不怎么变化，而业务逻辑是经常变化的，不可能把所有的业务逻辑写到Engine中。

1）：如何解决引擎和业务逻辑耦合问题？ 用一个Context表示一个web应用（一个Engine包含多个Context），Context拥有自己的start和stop。

     将加载和释放资源分解到每个组件中，组件之间解耦，提高服务器可维护性和可扩展性

 

 

2）：一个应用服务器如何来承担多个多个域名的服务呢？

 

通过增加Host节点，把每一个域名抽象出也给虚拟主机，每个虚拟主机下包含多个web应用。Tomcat的Engine即可包含Host解决多个域名映射的问题，也可以直接包含Context表示一个应用。

3）：在Servlet规范中，一个Web应用可以包含多个servlet实例来处理相同域名下的不同路径的请求。因此，定义了Wrapper组件来标识Servlet定义

 

 

 4）：上面一直提到的容器，有时指Enginer有时指Context，它代表了一类组件，这类组件的作用就是处理请求并返回数据。尽管具体的操作会委派到各子组件完成，但是他们的行为定义是一致的。

基于此，我们使用Container表示容器，可以添加并维护子容器，所以Enginer，Host，Context，Wrapper均继承自Container

 

 

Tomcat容器还有一个后台处理的功能，执行一些异步任务，比如定期扫描web应用文件变更。tomcat对此定义了backgroudProcess方法。

5）：每个组件都存在启动停止等生命周期方法，基于此抽象出一个生命周期管理的通用接口Lifecycle，定义生命周期管理的核心方法

  init()

  start()

  stop()

  destory()

 

 同时，该接口支持组件状态之间的转换，支持添加事件监听器用于建通组件的状态变化，我们可以采用一致的机制来初始化、启动停止、销毁各组件。

Tomcat核心组件默认实现均继承自LifecycleBeanBase抽象类。

6）：以上应用服务器的整体架构的可扩展性和可伸缩性的设计，除此，希望每个组件都应该是可扩展的。

对此每个container组件采用了责任链模式来处理请求，即管道Pipeline和阈Value两个接口，前者负责构造责任链，后者代表链上的每个处理器。Pipeline中有getBasic方法，负责调用下一层容器的第一个Value。

 

   至此，Container的整体设计大致完成。

 

 2：Connector连接器设计

要与Container完成一次完整的请求，Connector至少包含以下功能：

1：监听服务器端口，接收来自客户端请求 -- Endpoint（BIO,NIO等）

2：对请求中的数据流按照指定的协议进行解析 -- Processor（HTTP，AJP等）

3：根据请求地址映射到指定的容器处理 

 

 

ProtocolHandler标识一个协议处理器，针对不同的协议和I/O方式具体不同的实现组合，如Http11NioProtocl表示基于NIO的HTTP协议处理器。

Tomcat通过Mapper和MapperListener两个类实现请求映射功能。前者维护容器映射关系，按照规则查找容器；后者实现了ContainerListener和LifecycleListener。

 

 

Tocmat通过适配器模式实现了Connector、Mapper、Container的解耦，Connector默认实现了适配器Adapt

 

但是在高并发场景下，Tomcat如何支持？通过线程池。

Tomcat中Executor由Service维护，同一个Service中的组件可以共享一个线程池。如果Service没有创建，EndPoint组件会自动创建线程池（不共享）。

EndPoint监听socket端口，接收到请求后，创建一个请求对象，交由线程池处理。

整个框架的设计思路都是可插拔的组件化设计思想，那接入线程池也作为一个组件统一管理

以上，Tomcat各组件设计大致如此