Tomcat请求处理流程

简单梳理一下Tomcat 的请求处理流程。Protocol 以Http11NioProtocol为例。

初始化

首先需要初始化 Connector 的各个组件

1. Connector.startInternal() 启动，同时启动 Http11NioProtocol.start() 方法。

2. ProtocolHandler.start() 启动 Endpoint.start() 方法。NioEndpoint.start() 方法依次触发
   2.1 bind() 方法。开启并配置serverSock。serverSock=ServerSocketChannel.open()
   2.2 initializeConnectionLatch() 初始化ConnectionLatch, 默认连接上限10000
   2.3 创建 Poller threads. poller threads个数默认等于CPU processor数
   2.4 startAcceptorThreads() 开启acceptor。acceptor 个数默认为 1。NioEnpoint.Acceptor 为一个Runnable. 在一个while loop 中accept 新的请求。

接受处理请求

接受请求

由Acceptor 接受请求

1. socket = serverSock.accept() 同步等待新请求
2. 接受请求之后调用 setSocketOptions(SocketChannel) 处理 。
   2.1 创建 NioChannel (或者从nioChannel 池中获取一个复用)
   2.2 从Poller 池中获取一个 poller, 调用 register(channel) 向poller注册该channel。

处理请求

Connector 部分的处理

1. 每个Poller 都对应一个 Selector。Poller 拥有一个 PollerEvent queue, 可以通过 PollerEvent 来向 selector 注册读/写事件。Poller.run() 每次循环会
   1.1 检查执行 poller event queue 中的事件
   1.2 调用selector.select 来获取读写事件，调用 processKey(SelectionKey sk, NioSocketWrapper attachment) 进行处理
   1.3 processKey() 检查 SelectionKey 中的就绪事件后，便将责任交给AbstractEndpoint.processSocket(SocketWrapperBase, SocketEvent, boolean)
   1.4 processSocket() 从池中取(或创建) SocketProcessor 和 Executor，使用Executor 执行 SocketProcessor
   1.5 SocketProcessor 会handle SSL相关的操作，实际处理请求的部分又被转交给 AbstractEndpoint.Handler.process(SocketWrapperBase, SocketEvent)
   1.6 SocketProcessor 将socketwrapper 转交给相应 protocol 实现的 org.apache.coyote.Processor 子类进行处理。

2. 读写事件最终会传递给 org.apache.coyote.Processor 来进行处理, Http1.1对应的processor 为 Http11Processor。Http11Processor.service() 方法中会对请求进行解析，然后调用 org.apache.coyote.Adapter 的service 方法将请求交给 container 处理

3. CoyoteAdapter.service() 依次执行
   3.1 postParseRequest 调用 Mapper 找到请求对应的Host, Context, Wrapper，存储在 org.apache.catalina.connector.Request 以便后续使用
   3.2 connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke( request, response) 将请求请求传递给该Service 对应的 Engine 的 pipeline 进行处理。
   3.3 调用 context.logAccess() 方法打log. logAccess()方法末尾会调用 parentContainer 的 logAccess() 方法，由此使得整条处理链路上的Container 都会打出log。

Container 部分的处理

Container 部分的处理由 valve pipeline 完成。
每个Container 对应一个 Pipeline, pipeline 末端有一个 basic valve, 用来将请求传递给下一个valve.
调用Valve的 invoke(Request request, Response response) 处理请求和调用下一个 valve。

1. StandardHostValve 获取Context request.getContext() , 调用 Context 的pipeline context.getPipeline().getFirst().invoke(request, response)

2. StandardContextValve 获取Wrapper request.getWrapper() 调用 wrapper.getPipeline().getFirst().invoke(request, response)

3. StandardWrapperValve 的 invoke 方法依次
   3.1 调用 wrapper.allocate() 创建/获取一个 servlet 实例
   3.2 调用 ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request, wrapper, servlet) 创建 filter chain.
   3.3 调用filter chain filterChain.doFilter(request.getRequest(), response.getResponse())
   3.4 ApplicationFilterChain 在 filter chain 的末端，调用 servlet.service(req, resp)

Filter Chain

//Filter Chain
doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)
// Filter
doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
            FilterChain chain)

Filter Chain 的设计就决定了它并不是线程安全的。
每个请求都会创建一个FilterChain, 而ApplicationFilterChain 每次都会使用ApplicationFilterConfig.getFilter() 创建新的Filter 实例。
Filter 和 Valve 的作用很相似。不过Filter 是Servlet 级别的组件，作用范围在Servlet 级别。而Valve 则处在Tomcat 容器级别。