Tomcat 系统架构与原理剖析

浏览器访问服务器的流程

http 请求的处理过程

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注意：浏览器访问服务器使用的是Http协议，Http是应用层协议，用于定义数据通信的格式，具体的数据传输使用的是TCP/IP协议

Tomcat 系统总体架构

Tomcat 请求处理大致过程

Tomcat是一个Http服务器（能够接收并且处理http请求，所以tomcat是一个http服务器）
我们使用浏览器向某一个网站发起请求，发出的是Http请求，那么在远程，Http服务器接收到这个请求之后，会调用具体的程序（Java类）进行处理，往往不同的请求由不同的java类完成处理。

HTTP服务器接收到请求之后把请求交给Servlet容器来处理，Servlet容器通过Servlet接口调用业务类。Servlet接口和Servlet容器这一整套内容叫作Servlet规范。

注意∶Tomcat既按照Servlet规范的要求去实现了Servlet容器，同时它也具有HTTP服务器的功能。

• Tomcat的两个重要身份
  1）http服务器
  2）Tomcat是一个Servlet容器

Tomcat Servlet容器处理流程

当用户请求某个URL资源时
1）HTTP服务器会把请求信息使用ServletRequest对象封装起来
2）进一步去调用Servlet容器中某个具体的Servlet
3）在2）中，Servlet容器拿到请求后，根据URL和Servlet的映射关系，找到相应的Servlet
4）如果Servlet还没有被加载，就用反射机制创建这个Servlet，并调用Servlet的init方法来完成初始化
5）接着调用这个具体Servlet的service方法来处理请求，请求处理结果使用ServletResponse对象封装
6）把ServletResponse对象返回给HTTP服务器，HTTP服务器会把响应发送给客户端

Tomcat 系统总体架构

通过上面的讲解，我们发现tomcat有两个非常重要的功能需要完成
1）和客户端浏览器进行交互，进行socket通信，将字节流和Request/Response等对象进行转换
2）Servlet容器处理业务逻辑

Tomcat 设计了两个核心组件连接器（Connector）和容器（Ccontainer）来完成 Tomcat的两大核心功能。
连接器，负责对外交流∶处理Socket连接，负责网络字节流与Request和Response对象的转化;
容器，负责内部处理∶加载和管理Servlet，以及具体处理Request请求;

Tomcat 连接器组件 Coyote

Coyote 简介

Coyote是Tomcat中连接器的组件名称，是对外的接口。客户端通过Coyote与服务器建立连接、发送请求并接受响应。
（1）Coyote 封装了底层的网络通信（Socket 请求及响应处理）
（2）Coyote使Catalina 容器（容器组件）与具体的请求协议及IO操作方式完全解耦（3）Coyote将Socket输入转换封装为 Request对象，进一步封装后交由Catalina 容器进行处理，处理请求完成后，Catalina 通过Coyote提供的Response 对象将结果写入输出流（4）Coyote负责的是具体协议（应用层）和IO（传输层）相关内容

• Tomcat Coyote支持的 IO模型与协议
  Tomcat支持多种应用层协议和I/O模型，如下∶
  
  
  
  
  在8.0之前，Tomcat 默认采用的I/O方式为BIO，之后改为NIO。无论NIO、NIO2还是APR，在性能方面均优于以往的BIO。如果采用APR，甚至可以达到Apache HTTP Server的影响性能。

Coyote 的内部组件及流程

• Coyote 组件及作用

  
  

Tomcat Servlet 容器 Catalina

Tomcat 模块分层结构图及Catalina位置

Tomcat是一个由一系列可配置（conf/server.xml）的组件构成的Web容器，而Catalina是Tomcat的servlet容器。

从另一个角度来说，Tomcat本质上就是一款 Servlet 容器，因为Catalina才是Tomcat的核心，其他模块都是为Catalina 提供支撑的。比如∶通过Coyote模块提供链接通信，Jasper模块提供JSP引擎，Naming 提供JNDl 服务，Juli 提供日志服务。

Servlet 容器 Catalina 的结构

Tomcat（我们往往有一个认识，Tomcat就是一个Catalina的实例，因为Catalina是Tomcat的核心）

Tomcat/Catalina实例

其实，可以认为整个Tomcat就是一个Catalina实例，Tomcat启动的时候会初始化这个实例，Catalina 实例通过加载server.xml完成其他实例的创建，创建并管理一个Server，Server创建并管理多个服务，每个服务又可以有多个Connector和一个Container。

• 一个Catalina实例（容器）

  • 一个Server实例（容器）
    • 多个Service实例（容器）
      • 每一个Service实例下可以有多个Connector实例和一个Container实例

• Catalina
  负责解析Tomcat的配置文件（server.xml），以此来创建服务器Server组件并进行管理

• Server
  服务器表示整个Catalina Servlet容器以及其它组件，负责组装并启动Servlet引擎，Tomcat连接器。Server通过实现Lifecycle接口，提供了一种优雅的启动和关闭整个系统的方式

• Service
  服务是Server内部的组件，一个Server包含多个Service。它将若干个Connector组件绑定到一个Container

• Container
  容器，负责处理用户的servlet请求，并返回对象给web用户的模块

Container 组件的具体结构

Container组件下有几种具体的组件，分别是Engine、Host、Context和Wrapper。这4种组件（容器）是父子关系。Tomcat通过一种分层的架构，使得Servlet容器具有很好的灵活性。

• Engine
  表示整个Catalina的Servlet引擎，用来管理多个虚拟站点，一个Service最多只能有一个Engine，但是一个引擎可包含多个Host
• Host
  代表一个虚拟主机，或者说一个站点，可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可包含多个Context
• Context
  表示一个Web应用程序，一个Web应用可包含多个Wrapper
• Wrapper
  表示一个Servlet，Wrapper 作为容器中的最底层，不能包含子容器

上述组件的配置其实就体现在conf/server.xml中。