深入拆解Tomcat&Jetty(四)

Tomcat总体架构

• 处理Socket连接,负责网络字节流与Request和Response对象的转化
• 加载和管理Servlet,以及具体处理Request请求

因此Tomcat设计了两个核心组件连接器(Connector)和容器(Container)来分别完成这两件事.连接器负责对外交流,容器负责内部处理

连接器和容器可以说是Tomcat架构里最重要的两部分.

Tomcat支持的IO模型和应用层协议

Tomcat支持的I/O模型

• NIO:非阻塞IO,使用Java的NIO类库实现
• NIO2:异步IO,采用JDK7的NIO2类库实现
• APR:采用Apache可移植运行库实现,是C/C++编写的本地库

Tomcat支持的应用层协议

• HTTP/1.1:大部分Web应用才用那个的访问协议
• AJP:用于和Web服务器继承
• HTTP/2:较新的Web应用协议,大幅提升Web性能

连接器与容器的关系

Tomcat为了实现多种IO模型和应用层协议,一个容器内可以对接多个连接器,连接器与容器需要组合起来,形成一个Service对外提供服务.一个Tomcat内也会有多个Service.

连接器与容器之间通过ServletRequest和ServletResponse通信

service-connector-container

连接器

连接器对Servlet容器屏蔽了协议和IO模型,暴露出一个标准的ServletRequest对象

连接器的主要功能

• 1.监听网络端口
• 2.接受网络连接请求
• 3.读取请求网络字节流
• 4.根据具体应用层协议(HTTP/AJP)解析字节流,生成统一的Tomcat Request对象.

org.apache.coyote.Request

• 5.将Tomcat Request对象转换成标准的ServletRequest
• 6.调用Servlet容器,得到ServletResponse
• 7.将ServletResponse转成Tomcat Response对象

org.apache.coyote.Response

• 8.将Tomcat Response转成网络字节流
• 9.将响应字节流写回给浏览器

对于这9个功能,其实Tomcat进行了内聚实现,主要分为3大模块

• 1.网络通信
• 2.应用层协议解析
• 3.Tomcat的Request/Response与ServletRequest/ServletResponse的转化

对应Tomcat中的三个组件EndPoint,Processor,Adapter
三个组件之间通过抽象类和接口进行交互.

由于IO模型和应用层协议可以自由组合,比如NIO+HTTP或者NIO2+AJP.所以Tomcat通过ProtocolHandler的接口封装这种组合的变化.各种协议和通信模型都会有对应的具体实现类.如Http11NioProtocol,AjpNioProtocol

ProtocolHandler实现关系图

连接器的三个核心组件

• EndPoint,处理网络协议
• Processor,处理应用层协议
• Adapter,处理数据对象转换

连接器的核心组件

ProtocolHandler

连接器使用ProtocolHandler处理网络连接和应用层协议,其中对应两个重要组件EndPoint和Processor

EndPoint

EndPoint是通信端点,监听通信的端口,实现TCP/IP协议.是具体Socket接收和发送处理器,对传输层的抽象.

其中抽象类AbstractEndPoint是主要的逻辑实现类,里面定义了两个重要的类Acceptor和SocketProcessorBase

Acceptor和SocketProcessorBase都实现了Runabble,证明是多线程的具体执行类.SocketProcessor是NIO/APR EndPoint的内部类,继承自SocketProcessorBase

Acceptor用于监听Socket连接请求,SocketProcessor.在run方法中调用协议处理组件Processor进行处理.为了提高处理能力,SocketProcessor被提交到线程池中执行.

Tomcat的线程池扩展原生Java线程池,具体策略后续会继续深入了解.

Processor

Processor是用于实现HTTP/AJP协议的,Processor接收来自EndPoint的Socket,读取字节流解析成Tomcat的Request和Response对象,并通过Adapter提交到容器(Container)进行处理.

连接器完成的组件图

连接器组件图

流程如下

• 1.EndPoint接收到Socket连接后,生成一个SocketProcessor
• 2.将SocketProcessor提交到线程池
• 3.SocketProcessor在run方法中调用Processor解析应用层协议
• 4.Processor通过解析字节流生成Request对象
• 5.Processor调用Adapter的service方法

Adapter

Tomcat通过ProtocalHandler生成了Request对象,但是这个对象并不能被Servlet容器处理,所以需要进行一层适配,而适配工作就是Adapter,具体实现为org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter,连接器调用CoyoteAdapter的Sevice方法，传入的是Tomcat Request对象，CoyoteAdapter负责将Tomcat Request转成ServletRequest，再调用容器的Service方法