2 了解Tomcat系统架构

简而言之,Tomcat就是一个可以接收、解析HTTP请求,并且将结果反馈给客户端的一个应用程序;

Tomcat顶层架构

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先上一张Tomcat的顶层结构图,如下:


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Server

Server简介

Tomcat中最顶层的容器是Server,代表着整个服务器;
一个Server可以包含至少一个Service,用于具体提供服务。

Server的作用

Server的作用是提供接口让客户端能够访问到这个Service集合,同时维护它所包含的所有的Service的生命周期,包括如何初始化、如何结束服务、如何找到客户端要访问的Service。

Service

Service简介

Service是tomcat封装的主要对外提供完整的基于组件的Web服务,其中包含Connector, Container两个核心组件以及多功能组件,各个Service之间是独立的,但是他们会共享同一个虚拟机资源;

Service作用

Service的作用是组装Connector和Engine对外提供服务。
一个Service可以包含多个Connector,但是只能包含一个Engine。

Connector简介

Connector用于处理连接相关的事情,并提供Socket与Request和Response相关的转化;
Connector是tomcat与外部世界的一个连接器,监听固定的端口,接受外部请求,然后将请求传递给Container, 并且将Container处理结果再返回给外部

Connector作用

Connector的作用是接收连接请求,创建Request和Response对象用于和请求端交换数据;然后分配线程携带该request和response交给绑定的Engine来处理,最后把处理后的Request和Response返回给客户端。

Engine简介

Engine是Service组件中的请求处理组件。
engine从Connector中接收请求并处理,并将处理后的response返回Connector。
engine可以包含多个host。
一个Host代表Engine中的一个虚拟主机。

Jasper

Jasper是比较简单的,它其实就是tomcat的jsp解析引擎,主要是用于将jsp文件转化成Java文件,并且编译成.class文件

Naming

Naming是一个命名服务,她主要是将名称和对象联系起来的,使我们可以用名称去访问对象

Session

主要是负责管理和创建Session及Session的一个持久化,他其实是可以自定义的,他支持Session的一个集群,其实对于tomcat而言,Session是一个在服务器开辟的内存空间,我们在开发中经常使用Session来存储一些临时的信息

Loging

Loging组件,他主要是负责记录相关的日志,还访问错误信息,还有一些运行信息

JMX

JMX他其实是JavaSE中定义的一个技术规范,它主要是一个为应用程序设备系统的植入管理功能的一个框架,只是通过JMX可以远程的监控Tomcat运行状态。

Host简介

Host的作用是运行多个Web应用(一个Context代表一个Web应用),并负责安装、展开、启动和结束每个Web应用。
Host组件至少有一个,且其中一个的name必须与Engine组件的defaultHost属性相匹配。
一个host可以包含多个context。
context元素代表在指定host上运行的一个web应用。这个web应用对应一个war文件,或者war文件解压后对应的目录。
刚下载的tomcat,server.xml文件中没有context元素,因为默认tomcat的host开启了自动部署。

Container作用

Container用于封装和管理Servlet,以及具体处理Request请求;
Container是一个Servlet容器,内部有多层容器组成,它主要是用于管理Servlet的生命周期,然后调用Servlet的相关方法去处理这个业务逻辑;

一个Tomcat中只有一个Server,一个Server可以包含多个Service,一个Service只有一个Container,但是可以有多个Connectors,这是因为一个服务可以有多个连接,如同时提供Http和Https链接,也可以提供向相同协议不同端口的连接,示意图如下(Engine、Host、Context下边会说到):


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Tomcat顶层架构小结

(1)Tomcat中只有一个Server,一个Server可以有多个Service,一个Service可以有多个Connector和一个Container;
(2)Server掌管着整个Tomcat的生死大权;
(4)Service 是对外提供服务的;
(5)Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response来具体处理;
(6)Container用于封装和管理Servlet,以及具体处理request请求;

知道了整个Tomcat顶层的分层架构和各个组件之间的关系以及作用,对于绝大多数的开发人员来说Server和Service对我们来说确实很远,而我们开发中绝大部分进行配置的内容是属于Connector和Container的,所以接下来介绍一下Connector和Container。

Connector和Container的微妙关系

由上述内容我们大致可以知道一个请求发送到Tomcat之后,首先经过Service然后会交给我们的Connector,Connector用于接收请求并将接收的请求封装为Request和Response来具体处理,Request和Response封装完之后再交由Container进行处理,Container处理完请求之后再返回给Connector,最后在由Connector通过Socket将处理的结果返回给客户端,这样整个请求的就处理完了!

Connector最底层使用的是Socket来进行连接的,Request和Response是按照HTTP协议来封装的,所以Connector同时需要实现TCP/IP协议和HTTP协议!

Tomcat既然处理请求,那么肯定需要先接收到这个请求,接收请求这个东西我们首先就需要看一下Connector!

Connector架构分析

Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response,然后交给Container进行处理,Container处理完之后在交给Connector返回给客户端。

因此,我们可以把Connector分为四个方面进行理解:
(1)Connector如何接受请求的?
(2)如何将请求封装成Request和Response的?
(3)封装完之后的Request和Response如何交给Container进行处理的?
(4)Container处理完之后如何交给Connector并返回给客户端的?

首先看一下Connector的结构图,如下所示:


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Connector就是使用ProtocolHandler来处理请求的,不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型,比如:Http11Protocol使用的是普通Socket来连接的,Http11NioProtocol使用的是NioSocket来连接的。

其中ProtocolHandler由包含了三个部件:Endpoint、Processor、Adapter。
(1) Endpoint用来处理底层Socket的网络连接,Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request,Adapter用于将Request交给Container进行具体的处理。

(2) Endpoint由于是处理底层的Socket网络连接,因此Endpoint是用来实现TCP/IP协议的,而Processor用来实现HTTP协议的,Adapter将请求适配到Servlet容器进行具体的处理。

(3)Endpoint的抽象实现AbstractEndpoint里面定义的Acceptor和AsyncTimeout两个内部类和一个Handler接口。Acceptor用于监听请求,AsyncTimeout用于检查异步Request的超时,Handler用于处理接收到的Socket,在内部调用Processor进行处理。

至此,我们应该很轻松的回答(1)(2)(3)的问题了,但是(4)还是不知道,那么我们就来看一下Container是如何进行处理的以及处理完之后是如何将处理完的结果返回给Connector的?

Container架构分析

Container用于封装和管理Servlet,以及具体处理Request请求,在Connector内部包含了4个子容器,结构图如下:


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4个子容器的作用分别是:
(1)Engine:引擎,用来管理多个站点,一个Service最多只能有一个Engine;
(2)Host:代表一个站点,也可以叫虚拟主机,通过配置Host就可以添加站点;
(3)Context:代表一个应用程序,对应着平时开发的一套程序,或者一个WEB-INF目录以及下面的web.xml文件;
(4)Wrapper:每一Wrapper封装着一个Servlet;

下面找一个Tomcat的文件目录对照一下,如下图所示:


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Context和Host的区别是Context表示一个应用,我们的Tomcat中默认的配置下webapps下的每一个文件夹目录都是一个Context,其中ROOT目录中存放着主应用,其他目录存放着子应用,而整个webapps就是一个Host站点。

我们访问应用Context的时候,如果是ROOT下的则直接使用域名就可以访问,例如:www.ledouit.com,如果是Host(webapps)下的其他应用,则可以使用www.ledouit.com/docs进行访问,当然默认指定的根应用(ROOT)是可以进行设定的,只不过Host站点下默认的主营用是ROOT目录下的。

看到这里我们知道Container是什么,但是还是不知道Container是如何进行处理的以及处理完之后是如何将处理完的结果返回给Connector的?
别急!下边就开始探讨一下Container是如何进行处理的!

Container如何处理请求的

Container处理请求是使用Pipeline-Valve管道来处理的!(Valve是阀门之意)

Pipeline-Valve是责任链模式,责任链模式是指在一个请求处理的过程中有很多处理者依次对请求进行处理,每个处理者负责做自己相应的处理,处理完之后将处理后的请求返回,再让下一个处理着继续处理。


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但是!Pipeline-Valve使用的责任链模式和普通的责任链模式有些不同!区别主要有以下两点:
(1)每个Pipeline都有特定的Valve,而且是在管道的最后一个执行,这个Valve叫做BaseValve,BaseValve是不可删除的;

(2)在上层容器的管道的BaseValve中会调用下层容器的管道。

我们知道Container包含四个子容器,而这四个子容器对应的BaseValve分别在:StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve、StandardWrapperValve。

Pipeline的处理流程图如下:

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(1)Connector在接收到请求后会首先调用最顶层容器的Pipeline来处理,这里的最顶层容器的Pipeline就是EnginePipeline(Engine的管道);

(2)在Engine的管道中依次会执行EngineValve1、EngineValve2等等,最后会执行StandardEngineValve,在StandardEngineValve中会调用Host管道,然后再依次执行Host的HostValve1、HostValve2等,最后在执行StandardHostValve,然后再依次调用Context的管道和Wrapper的管道,最后执行到StandardWrapperValve。

(3)当执行到StandardWrapperValve的时候,会在StandardWrapperValve中创建FilterChain,并调用其doFilter方法来处理请求,这个FilterChain包含着我们配置的与请求相匹配的Filter和Servlet,其doFilter方法会依次调用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法,这样请求就得到了处理!

(4)当所有的Pipeline-Valve都执行完之后,并且处理完了具体的请求,这个时候就可以将返回的结果交给Connector了,Connector在通过Socket的方式将结果返回给客户端。

原文链接:https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79006434

server处理http请求过程

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