Tomcat的原理及架构详解 Tomcat8

Tomcat的文件结构

/bin - 启动、关闭或者其他脚本。
/conf - 配置文件（server.xml和web.xml）。
/logs - 存放日志文件。
/webapps - 你的web发布目录。
/lib - 存放运行时需要的库文件。

Tomcat的服务器结构

Tomcat包含一个Server容器，在 Server中有多个service，并且在每个service中有多个Connector和一个Container。

Server详解

server.xml示例源文件如下

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
  <GlobalNamingResources>
    <Resource name="UserDatabase" auth="Container"
              type="org.apache.catalina.UserDatabase"
              description="User database that can be updated and saved"
              factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
              pathname="conf/tomcat-users.xml" />
  GlobalNamingResources>
  <Service name="Catalina">
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
      <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
        <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
               resourceName="UserDatabase"/>
      Realm>
      <Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
        <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
               prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
               pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
      Host>
    Engine>
  Service>
Server>

Server：port 指定一个端口，这个端口负责监听关闭tomcat的请求，shutdown 指定向端口发送的命令字符串。

Service: name 指定service的名字。
Connector (表示客户端和service之间的连接)：
port 指定服务器端的端口号，并在这个端口里监听客户端的请求。
minProcessors 服务器启动时最低的线程数。
maxProcessors 服务器最大处理的线程数。
enableLookups 如果为true，则可以通过调用request.getRemoteHost()进行DNS查询来得到远程客户端的实际主机名，若为false则不进行DNS查询，而是返回其ip地址。
redirectPort 指定服务器正在处理http请求时收到了一个SSL传输请求后重定向的端口号。
acceptCount 指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。
connectionTimeout 指定超时的时间数(以毫秒为单位)。

Engine：(service中的请求处理机，接收和处理来自Connector的请求)：
defaultHost 指定缺省的处理请求的主机名，它至少与其中的一个host元素的name属性值是一样的.

Context (表示一个web应用程序)：
docBase 应用程序的路径或者是WAR文件存放的路径。
path 表示此web应用程序的url的前缀，这样请求的url为http://localhost:8080/path/****。
reloadable 这个属性非常重要，如果为true，则tomcat会自动检测应用程序的/WEB-INF/lib 和/WEB-INF/classes目录的变化，自动装载新的应用程序，我们可以在不重起tomcat的情况下改变应用程序。
host (表示一个虚拟主机)：
name 指定主机名
appBase 应用程序基本目录，即存放应用程序的目录
unpackWARs 如果为true，则tomcat会自动将WAR文件解压，否则不解压，直接从WAR文件中运行应用程序。
Logger(表示日志，调试和错误信息)：
className 指定logger使用的类名，此类必须实现org.apache.catalina.Logger 接口。
prefix 指定log文件的前缀。
suffix 指定log文件的后缀。
timestamp 如果为true，则log文件名中要加入时间，如下例:localhost_log.2001-10-04.txt。
Realm (表示存放用户名，密码及role的数据库)：
-----className 指定Realm使用的类名，此类必须实现org.apache.catalina.Realm接口。
Valve (功能与Logger差不多，其prefix和suffix属性解释和Logger 中的一样)：
-----className 指定Valve使用的类名，如用org.apache.catalina.valves.AccessLogValve类可以记录应用程序的访问信息。
directory（指定log文件存放的位置）：
-----pattern 有两个值，common方式记录远程主机名或ip地址，用户名，日期，第一行请求的字符串，HTTP响应代码，发送的字节数。combined方式比common方式记录的值更多。

Server中Connector

Connector用于处理客户端和Service连接相关的事情，并提供Socket与Request和Response相关的转化;
一个Service中可以有多个Connector，每个Connector都可以有不同的协议和不同的端口号，可以像下方图示一样。

Connector用于接收请求之后将请求转换成Request和Response，然后提交给Container处理，Container处理完后返回给Connector再返回给客户端。
Connector内部结构图：
（参考自@JSJ姜姜姜）
在Connector中包含的PotocolHandler中有三个主要部件Endpoint、Processor、Adapter。
Endpoin主要用于处理底层socket的网络连接，Processor将Endpoint传来的socket封装为Request，Adapter用于将Request交给Container进行具体的处理。
因此Endpoint是用来实现TCP/IP协议，而Processor是用来实现HTTP协议的，Adapter将请求适配到Servlet中进行处理。

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。

Server中的Container

Container用于封装servlet并处理Request请求，在Container中有4个部分，分别是：
Engine，请求处理机，接收和处理来自Connector的请求，每个Engin中有多个Host；
Host，虚拟主机，每个Host中有多个Context；
Context，Web应用程序，每个Context有多个Wrapper；
Wrapper，每一个wrapper封装着一个servlet；
我们的webapps就是一个host站点，而host里的每个文件夹都是一个Context应用，而ROOT文件夹内是主应用。

当访问ROOT文件夹里的内容时可以直接用域名访问比如http://www.abcd.com，而如果想访问docs文件夹里的应用则可以使用http://www.abcd.com/docs进行访问。

当Connector将socket转换成得到Request和Response发送到Container这儿时，Engine先对其进行处理，结束后调用相应的Host对其进行处理，紧接着是Context，最后调用Wrapper，当Wrapper结束后会调用一系列与我们的请求相匹配的doFilter方法和Server中的Service来处理请求。

最后将结果返回给Connector，Connector再将结果转换到socket发送给客户端。

Tomcat的生命周期

详细生命周期可以参看大佬的这篇博客

在Tomcat的Lifecycle接口中一共有13个LifecycleEvent事件状态：

	public static final String BEFORE_INIT_EVENT = "before_init";
    public static final String AFTER_INIT_EVENT = "after_init";
    public static final String START_EVENT = "start";
    public static final String BEFORE_START_EVENT = "before_start";
    public static final String AFTER_START_EVENT = "after_start";
    public static final String STOP_EVENT = "stop";
    public static final String BEFORE_STOP_EVENT = "before_stop";
    public static final String AFTER_STOP_EVENT = "after_stop";
    public static final String AFTER_DESTROY_EVENT = "after_destroy";
    public static final String BEFORE_DESTROY_EVENT = "before_destroy";
    public static final String PERIODIC_EVENT = "periodic";
    public static final String CONFIGURE_START_EVENT = "configure_start";
    public static final String CONFIGURE_STOP_EVENT = "configure_stop";

还有3个监听器声明：

	public void addLifecycleListener(LifecycleListener listener);
    public LifecycleListener[] findLifecycleListeners();
    public void removeLifecycleListener(LifecycleListener listener);

4个生命周期的方法：

	public void init() throws LifecycleException;
    public void start() throws LifecycleException;
    public void stop() throws LifecycleException;
    public void destroy() throws LifecycleException;

2个当前状态方法：

public LifecycleState getState();
    public String getStateName();

下图为生命周期的状态转换图