Tomcat 架构预览

前言

在接触 Tomcat 之前，总感觉与 Web 开发之间始终有一层隔阂，有一种雾里看花的感觉。本文将从高度抽象的角度介绍 Tomcat 几大核心组件，并穿插源码，方便理解记忆。

server.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
  <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" />
    <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 &quot;%r&quot; %s %b" />
      </Host>
    </Engine>
  </Service>
</Server>

根据 server.xml 配置文件所知，最外层由一对 <Server></Server> 标签定义，然后包含了两个属性：Listener、GlobalNamingResources，再往下由一对 <Service></Service> 标签定义，Service 标签包含了 Connector 和 Engine，然后各个标签又分别包含了各自的属性

组件介绍

Server 组件
Server 是 Tomcat 顶级的组件，代表 Tomcat 运行的实例，在同一个 JVM 中只会包含一个 Server。标准实现类为 org.apache.catalina.core.StandardServer

Service 组件
Service 组件是服务的抽象，它代表请求从接收到处理的所有组件的集合，设计上一个 Server 组件可以包含多个 Service 组件，每个 Service 组件包含了三部分内容：1. 若干个用于建立连接、接收客户端请求的 Connector 组件 2. 处理请求的Engine 组件 3.Mapper 映射，将 Connector 接收的请求 Request 映射到 Engine 上，起到一个承上启下的作用。其中 Connector 组件可以使用多种通信协议，如 HTTP 协议、AJP 协议，甚至自定义二进制协议。标准实现类为 org.apache.catalina.core.StandardService

Server.png

Connector组件
Connector 主要的职责是负责与客户端建立连接，并对连接之后的 Request 请求进行解析，然后通过协议适配器 org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter 进行适配给容器 Engine，最终通过 Mapper 路由到相应的 Servlet 进行处理。标准实现类为 org.apache.catalina.connector.Connector

connector.png

Container 抽象容器
Tomcat 中有4个级别的 Container 容器，从高到低分别是 Engine、Host、Context 和 Wrapper，高级别的容器通过持有比它低一级别的容器来实现组合模式（如：Engine 持有 Host，Host 持有 Context，Context 持有 Wrapper）
每个 Container 的实现类都包含以下内容：

Listener 组件：在 Tomcat 生命周期中完成某些 Container 容器相关工作的监听
AccessLog 组件：客户端访问日志，所有客户端访问都会被记录
Cluster 组件：提供集群功能，可以将 Container 容器需要共享的数据同步到集群的其他 Tomcat 实例上
Pipeline 组件：Container 容器对 Request 请求进行处理的管道
Realm 组件：提供 Container 容器级别的用户-密码-权限的数据对象，配置权限资源模块使用

Engine 组件
Engine 代表全局 Servlet 引擎，每个 Service 组件只能包含一个 Engine 容器组件，但一个 Engine 引擎可以包含多个 Host 容器。标准实现类为org.apache.catalina.core.StandardEngine

Host 组件
Host 组件代表虚拟主机，通过 ip 地址来确定唯一主机，这些虚拟主机可以存放若干 Web 应用的抽象（Context 容器）。该组件可以用来对所有经过该主机的请求进行拦截，实现一些自定义操作。

Context 组件
Context 是 Web 应用的抽象，开发的 Web 应用部署到 Tomcat 后台运行时就会转化成 Context 对象。它包含了各种静态资源、若干 Servlet（Wrapper 容器）以及各种其他动态资源。

Wrapper 组件
Wrapper 是四个容器级别最低的，与之对应的是 Servlet ，一个 Wrapper 对应一个 Servelet

Servlet 组件
Servlet Pool 组件：Servlet 对象池，当 web 应用的 Servlet 实现了 SingleThreadModel 接口时，则会在 Wrapper 中产生一个 Servlet 对象池。执行之前，需要从 Servlet Pool 中获取 Servlet 对象

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