前言

Tomcat的前身為Catalina，而Catalina又是一個輕量級的Servlet容器。在美國，catalina是一個很美的小島。所以Tomcat作者的寓意可能是想把Tomcat設計成一個優(yōu)雅美麗且輕量級的web服務器。Tomcat從4.x版本開始除了作為支持Servlet的容器外，額外加入了很多的功能，比如：jsp、el、naming等等，所以說Tomcat不僅僅是Catalina。

既然Tomcat首先是一個Servlet容器，我們應該更多的關心Servlet。

那么，什么是Servlet呢？

在互聯(lián)網(wǎng)興起之初，當時的Sun公司（后面被Oracle收購）已然看到了這次機遇，于是設計出了Applet來對Web應用的支持。不過事實卻并不是預期那么得好，Sun悲催地發(fā)現(xiàn)Applet并沒有給業(yè)界帶來多大的影響。經(jīng)過反思，Sun就想既然機遇出現(xiàn)了，市場前景也非常不錯，總不能白白放棄了呀，怎么辦呢？于是又投入精力去搞一套規(guī)范出來，這時Servlet誕生了！

所謂Servlet，其實就是Sun為了讓Java能實現(xiàn)動態(tài)可交互的網(wǎng)頁，從而進入Web編程領域而制定的一套標準！

一個Servlet主要做下面三件事情：

1. 創(chuàng)建并填充Request對象，包括：URI、參數(shù)、method、請求頭信息、請求體信息等
2. 創(chuàng)建Response對象
3. 執(zhí)行業(yè)務邏輯，將結果通過Response的輸出流輸出到客戶端Servlet沒有main方法，所以，如果要執(zhí)行，則需要在一個容器里面才能執(zhí)行，這個容器就是為了支持Servlet的功能而存在，Tomcat其實就是一個Servlet容器的實現(xiàn)。

整體架構圖

整體的架構圖如下:

從上圖我們看出，最核心的兩個組件--連接器（Connector）和容器（Container）起到心臟的作用，他們至關重要！他們的作用如下：

1. Connector用于處理連接相關的事情，并提供Socket與Request和Response相關的轉化;
2. Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理Request請求；

一個Tomcat中只有一個Server，一個Server可以包含多個Service，一個Service只有一個Container，但是可以有多個Connectors，這是因為一個服務可以有多個連接，如同時提供Http和Https鏈接，也可以提供向相同協(xié)議不同端口的連接,示意圖如下（Engine、Host、Context下邊會說到）：

多個 Connector 和一個 Container 就形成了一個 Service，有了 Service 就可以對外提供服務了，但是 Service 還要一個生存的環(huán)境，必須要有人能夠給她生命、掌握其生死大權，那就非 Server 莫屬了！所以整個 Tomcat 的生命周期由 Server 控制。

另外，上述的包含關系或者說是父子關系，都可以在tomcat的conf目錄下的server.xml配置文件中看出

上邊的配置文件，還可以通過下邊的一張結構圖更清楚的理解：

下面我們逐一來分析各個組件的功能：

1. Server表示服務器，提供了一種優(yōu)雅的方式來啟動和停止整個系統(tǒng)，不必單獨啟停連接器和容器
2. Service表示服務，Server可以運行多個服務。比如一個Tomcat里面可運行訂單服務、支付服務、用戶服務等等
3. 每個Service可包含多個Connector和一個Container。因為每個服務允許同時支持多種協(xié)議，但是每種協(xié)議最終執(zhí)行的Servlet卻是相同的
4. Connector表示連接器，比如一個服務可以同時支持AJP協(xié)議、Http協(xié)議和Https協(xié)議，每種協(xié)議可使用一種連接器來支持
5. Container表示容器，可以看做Servlet容器

• Engine -- 引擎
• Host -- 主機
• Context -- 上下文
• Wrapper -- 包裝器

6. Service服務之下還有各種支撐組件，下面簡單羅列一下這些組件

• Manager -- 管理器，用于管理會話Session
• Logger -- 日志器，用于管理日志
• Loader -- 加載器，和類加載有關，只會開放給Context所使用
• Pipeline -- 管道組件，配合Valve實現(xiàn)過濾器功能
• Valve -- 閥門組件，配合Pipeline實現(xiàn)過濾器功能
• Realm -- 認證授權組件

除了連接器和容器，管道組件和閥門組件也很關鍵，我們通過一張圖來看看這兩個組件

Connector和Container的微妙關系

由上述內(nèi)容我們大致可以知道一個請求發(fā)送到Tomcat之后，首先經(jīng)過Service然后會交給我們的Connector，Connector用于接收請求并將接收的請求封裝為Request和Response來具體處理，Request和Response封裝完之后再交由Container進行處理，Container處理完請求之后再返回給Connector，最后在由Connector通過Socket將處理的結果返回給客戶端，這樣整個請求的就處理完了！

Connector最底層使用的是Socket來進行連接的，Request和Response是按照HTTP協(xié)議來封裝的，所以Connector同時需要實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議和HTTP協(xié)議！

Connector架構分析

Connector用于接受請求并將請求封裝成Request和Response，然后交給Container進行處理，Container處理完之后在交給Connector返回給客戶端。

因此，我們可以把Connector分為四個方面進行理解：

1. Connector如何接受請求的？
2. 如何將請求封裝成Request和Response的？
3. 封裝完之后的Request和Response如何交給Container進行處理的？

首先看一下Connector的結構圖，如下所示：

Connector就是使用ProtocolHandler來處理請求的，不同的ProtocolHandler代表不同的連接類型，比如：Http11Protocol使用的是普通Socket來連接的，Http11NioProtocol使用的是NioSocket來連接的。

其中ProtocolHandler由包含了三個部件：Endpoint、Processor、Adapter。

1. Endpoint用來處理底層Socket的網(wǎng)絡連接，Processor用于將Endpoint接收到的Socket封裝成Request，Adapter用于將Request交給Container進行具體的處理。
2. Endpoint由于是處理底層的Socket網(wǎng)絡連接，因此Endpoint是用來實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的，而Processor用來實現(xiàn)HTTP協(xié)議的，Adapter將請求適配到Servlet容器進行具體的處理。
3. Endpoint的抽象實現(xiàn)AbstractEndpoint里面定義的Acceptor和AsyncTimeout兩個內(nèi)部類和一個Handler接口。Acceptor用于監(jiān)聽請求，AsyncTimeout用于檢查異步Request的超時，Handler用于處理接收到的Socket，在內(nèi)部調(diào)用Processor進行處理。

Container如何處理請求的

Container處理請求是使用Pipeline-Valve管道來處理的！（Valve是閥門之意）

Pipeline-Valve是責任鏈模式，責任鏈模式是指在一個請求處理的過程中有很多處理者依次對請求進行處理，每個處理者負責做自己相應的處理，處理完之后將處理后的請求返回，再讓下一個處理著繼續(xù)處理。

但是！Pipeline-Valve使用的責任鏈模式和普通的責任鏈模式有些不同！區(qū)別主要有以下兩點：

1. 每個Pipeline都有特定的Valve，而且是在管道的最后一個執(zhí)行，這個Valve叫做BaseValve，BaseValve是不可刪除的；
2. 在上層容器的管道的BaseValve中會調(diào)用下層容器的管道。

我們知道Container包含四個子容器，而這四個子容器對應的BaseValve分別在：StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve、StandardWrapperValve。

Pipeline的處理流程圖如下：

步驟如下：

1. Connector在接收到請求后會首先調(diào)用最頂層容器的Pipeline來處理，這里的最頂層容器的Pipeline就是EnginePipeline（Engine的管道）；
2. 在Engine的管道中依次會執(zhí)行EngineValve1、EngineValve2等等，最后會執(zhí)行StandardEngineValve，在StandardEngineValve中會調(diào)用Host管道，然后再依次執(zhí)行Host的HostValve1、HostValve2等，最后在執(zhí)行StandardHostValve，然后再依次調(diào)用Context的管道和Wrapper的管道，最后執(zhí)行到StandardWrapperValve。
3. 當執(zhí)行到StandardWrapperValve的時候，會在StandardWrapperValve中創(chuàng)建FilterChain，并調(diào)用其doFilter方法來處理請求，這個FilterChain包含著我們配置的與請求相匹配的Filter和Servlet，其doFilter方法會依次調(diào)用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法，這樣請求就得到了處理！
4. 當所有的Pipeline-Valve都執(zhí)行完之后，并且處理完了具體的請求，這個時候就可以將返回的結果交給Connector了，Connector在通過Socket的方式將結果返回給客戶端。

總結

好了，我們已經(jīng)從整體上看到了Tomcat的結構，但是對于每個組件我們并沒有詳細分析。后續(xù)章節(jié)我們會從幾個方面來學習Tomcat：

1. 逐一分析各個組件
2. 通過斷點的方式來跟蹤Tomcat代碼中的一次完整請求

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