tomcat整体架构

Tomcat介绍

Tomcat是Apache Software Foundation（Apache软件基金会）开发的一款开源的Java Servlet

容器。它是一种Web服务器，用于在服务器端运行Java Servlet和JavaServer Pages (JSP)技术。它可

以为Java Web应用程序提供运行环境，并通过HTTP协议处理客户端请求。Tomcat也支持多种Web应

用程序开发技术，例如JavaServer Faces (JSF)、Java Persistence API (JPA)等。总的来说，Tomcat

是一款高效、稳定和易于使用的Web服务器。

Tomcat核心： Http服务器+Servlet容器

web应用部署的三种方式

1.拷贝到webapps目录下

//指定appBase  

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

2.server.xml 的Context标签下配置Context

<Context docBase="D:\mvc" path="/mvc" reloadable="true" /> 

path:指定访问该Web应用的URL入口（context-path）

docBase:指定Web应用的文件路径，可以给定绝对路径，也可以给定相对于的appBase属性的相对路径。

reloadable:如果这个属性设为true，tomcat服务器在运行状态下会监视在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录下class文件的改动，如果监测到有class文件被更新的，服务器会自动重新加载Web应用。

3.在$CATALINA_BASE/conf/[enginename]/[hostname]/ 目录下（默认conf/Catalina/localhost）创建xml文

件，文件名就是contextPath。

比如创建mvc.xml，path就是/mvc

<Context docBase="D:\mvc" reloadable="true" />

Tomcat整体架构分析

Tomcat 要实现 2 个核心功能：

1. 处理 Socket 连接，负责网络字节流与 Request 和 Response 对象的转化。
2. 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）来分别做这两件事情。

连接器负责对外交流，容器负责内部处理。

Tomcat架构图

Tomcat的架构分为以下几个部分：

1. Connector：Tomcat的连接器，用于接收请求并将其发送给容器。
2. Container：Tomcat的容器，负责管理Servlet、JSP和静态资源的生命周期。
3. Engine：Tomcat的引擎，管理容器的生命周期和分配请求。
4. Host：Tomcat的主机，可以管理多个Web应用程序。
5. Context：Tomcat的上下文，用于管理单个Web应用程序的配置信息。
6. Servlet：Tomcat的Servlet，负责处理请求并生成响应。

总的来说，Tomcat的架构是一个分层的架构，每一层都有其自己的功能和职责。该架构可以提高

Tomcat的性能和可维护性，并使得Tomcat可以支持大量的Java Web应用程序。

Tomcat核心组件详解

Server 组件

指的就是整个 Tomcat 服务器，包含多组服务（Service），负责管理和启动各个Service，同时监听 8005 端口发过来的 shutdown 命令，用于关闭整个容器 。

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Service组件

每个 Service 组件都包含了若干用于接收客户端消息的 Connector 组件和处理请求的 Engine 组件。 Service 组件还包含了若干 Executor 组件，每个 Executor 都是一个线程池，它可以为 Service内所有组件提供线程池执行任务。 Tomcat 内可能有多个 Service，这样的设计也是出于灵活性的考虑。通过在 Tomcat 中配置多个 Service，可以实现通过不同的端口号来访问同一台机器上部署的不同应用。

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连接器Connector组件

Tomcat 与外部世界的连接器，监听固定端口接收外部请求，传递给 Container，并将Container处理的结果返回给外部。连接器对 Servlet 容器屏蔽了不同的应用层协议及 I/O 模型，无论是 HTTP 还是 AJP，在容器中获取到的都是一个标准的 ServletRequest 对象。

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容器Container组件

容器，顾名思义就是用来装载东西的器具，在 Tomcat 里，容器就是用来装载 Servlet 的。

Tomcat 通过一种分层的架构，使得 Servlet 容器具有很好的灵活性。Tomcat 设计了 4 种容器，分别是 Engine、Host、Context 和 Wrapper。这 4 种容器不是平行关系，而是父子关系。

• Engine：引擎，Servlet 的顶层容器，用来管理多个虚拟站点，一个 Service 最多只能有一个 Engine；
• Host：虚拟主机，负责 web 应用的部署和 Context 的创建。可以给 Tomcat 配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可以部署多个 Web 应用程序；
• Context：Web 应用上下文，包含多个 Wrapper，负责 web 配置的解析、管理所有的 Web 资源。一个Context对应一个 Web 应用程序。
• Wrapper：表示一个 Servlet，最底层的容器，是对 Servlet 的封装，负责 Servlet 实例的创建、执行和销毁。

请求定位 Servlet 的过程

Tomcat 是用 Mapper 组件来完成这个任务的。Mapper 组件的功能就是将用户请求的 URL 定位

到一个 Servlet，它的工作原理是：Mapper 组件里保存了 Web 应用的配置信息，其实就是容器组件

与访问路径的映射关系，比如 Host 容器里配置的域名、Context 容器里的 Web 应用路径，以及

Wrapper 容器里 Servlet 映射的路径，你可以想象这些配置信息就是一个多层次的 Map。当一个请求

到来时，Mapper 组件通过解析请求 URL 里的域名和路径，再到自己保存的 Map 里去查找，就能定

位到一个 Servlet。一个请求 URL 最后只会定位到一个 Wrapper 容器，也就是一个 Servlet。

Tomcat架构设计分析

Tomcat连接器需要实现的功能：

• 监听网络端口。
• 接受网络连接请求。
• 读取请求网络字节流。
• 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。将 Tomcat Request 对象转成标准的 ServletRequest。
• 调用 Servlet 容器，得到 ServletResponse。
• 将 ServletResponse 转成 Tomcat Response 对象。
• 将 Tomcat Response 转成网络字节流。
• 将响应字节流写回给浏览器。

分析连接器详细功能列表，我们会发现连接器需要完成 3 个高内聚的功能：

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

因此 Tomcat 的设计者设计了 3 个组件来实现这 3 个功能，分别是 EndPoint、Processor 和

Adapter。

1. EndPoint 负责提供字节流给 Processor；
2. Processor 负责提供 Tomcat Request 对象给 Adapter；
3. Adapter 负责提供 ServletRequest 对象给容器。

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由于 I/O 模型和应用层协议可以自由组合，比如 NIO + HTTP 或者 NIO2 + AJP。Tomcat 的设计者将网络通信和应用层协议解析放在一起考虑，设计了一个叫 ProtocolHandler 的接口来封装这两种变化点。

连接器

ProtocolHandler

连接器用 ProtocolHandler 来处理网络连接和应用层协议，包含了 2 个重要部件：EndPoint 和 Processor。

连接器用 ProtocolHandler 接口来封装通信协议和 I/O 模型的差异，ProtocolHandler 内部又分为 EndPoint 和 Processor 模块，EndPoint 负责底层 Socket 通信，Proccesor 负责应用层协议解析。连接器通过适配器 Adapter 调用容器。

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EndPoint

EndPoint 是通信端点，即通信监听的接口，是具体的 Socket 接收和发送处理器，是对传输层的抽象，因此 EndPoint 是用来实现 TCP/IP 协议的。

EndPoint 是一个接口，对应的抽象实现类是 AbstractEndpoint，而 AbstractEndpoint 的具体子类，比如在 NioEndpoint 和 Nio2Endpoint 中，有两个重要的子组件：Acceptor 和 SocketProcessor。其中 Acceptor 用于监听 Socket 连接请求。SocketProcessor 用于处理接收到的 Socket 请求，它实现 Runnable 接口，在 Run 方法里调用协议处理组件 Processor 进行处理。为了提高处理能力，SocketProcessor 被提交到线程池来执行，而这个线程池叫作执行器（Executor)。

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Processor

Processor 用来实现 HTTP/AJP 协议，Processor 接收来自 EndPoint 的 Socket，读取字节流解析成 Tomcat Request 和 Response 对象，并通过 Adapter 将其提交到容器处理，Processor 是对应用层协议的抽象。

Processor 是一个接口，定义了请求的处理等方法。它的抽象实现类 AbstractProcessor 对一些协议共有的属性进行封装，没有对方法进行实现。具体的实现有 AJPProcessor、HTTP11Processor等，这些具体实现类实现了特定协议的解析方法和请求处理方式。

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Adapter

由于协议不同，客户端发过来的请求信息也不尽相同，Tomcat 定义了自己的 Request 类来“存放”这些请求信息。ProtocolHandler 接口负责解析请求并生成 Tomcat Request 类。但是这个 Request 对象不是标准的 ServletRequest，也就意味着，不能用 Tomcat Request 作为参数来调用容 器。Tomcat 设计者的解决方案是引入 CoyoteAdapter，这是适配器模式的经典运用，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。