Tomcat源码解析一架构初窥

2019-01-20 web容器 Tomcat 阅读量

引言

Tomcat是一个非常复杂的Servlet容器，也是在日常工作中与我们接触非常多的Http服务器，作为一个成熟的软件，它的整体设计，代码结构都十分的优秀，作为开发者，非常有必要研读Tomcat源码。阅读源码总是开头难，但是一旦对整体设计理念有一定了解后，再进行深入分析，就会有不一样的收获。

整体架构

先上一张总体架构图

这张图可以说每篇介绍Tomcat的博客都是必放，既然每个人都认可这张图，说明此图非常重要。接下来我们就围绕这张图对Tomcat的整体架构进行分析。

Server
服务器：可以看成代表Tomcat服务器本身，一个Tomcat实例只会有一个Server
Service
查看上图，可知一个Server可以包含多个Service，在这里可以把Service看成是Connector和Container组合层，Connector和Container是Tomcat两个主要的模块
- Connector 连接器，一个Service可以有多个Connector（http AJP 等），监听用户请求端口
- Container 按照层级有Engine，Host，Context，Wrapper四种，一个Service只有一个Engine，其主要作用是执行业务逻辑

这里我再贴一个Tomcat的配置文件，可以根据此配置文件再回过头去看上图

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <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 &quot;%r&quot; %s %b" />
      </Host>
      
    </Engine>
    
  </Service>

配置文件的第一个节点就是Server，并且配置了shutdown端口为8005，然后就配置了一个名为Catalina的Service，这里其实可以配置多个Service。再看Service节点中，配置了多个Connector连接器，并且配置了一个Engine，Engine对应Container的最顶层，一个Service只有一个Engine。

下面我们再进行逐个分析

Server

Server是Tomcat最顶层的容器，一个Tomcat实例只会有一个Server。一个Server至少需要包含一个Service，在配置文件中的体现就是至少需要包含一个Service节点。这里我们可以看下Tomcat对于Server的标准实现类org.apache.catalina.core.StandardServer，其中Lifecycle这个接口是Tomcat对于生命周期维护的重要接口，每个组件都必须实现，从而保证了统一启动/统一关闭的效果

Service

前文说过，Service就是用于组装Connector和Container的对应关系的。通过查看配置文件，可知Service节点包含了Connector和Container，其中Connector监听用户请求，并解析请求参数，Container执行具体业务逻辑

Connector

Connector是连接器，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处理完之后再交给Connector返回给客户端

Container

Tomcat中的Servlet容器必须实现Container接口，也就是说Servlet容器都是Container接口的实例，接下来将会介绍四种类型的容器

Engine: 表示整个Servlet引擎
Host: 表示包含一个或多个Context容器的虚拟主机
Contetx: 表示一个Web应用程序。一份Context可以有多个Wrapper
Wrapper: 表示一个独立的servlet

上述的每一个概念都是实现了org.apache.catalina.Container接口的，这四个实现的标准类分别对应StandardEngine,StandardHost,StandardContetx,StandardWrapper。我们可以通过下图理清它们的层次关系。一般情况下，一个容器可以有0个或多个低层次的子容器

Engine

Engine容器表示Tomcat的整个servlet引擎。如果使用了Engine容器，那么它总是处于容器层级的最顶层。添加到Engine容器中的子容器通常是Host或Context的实现。默认情况下，tomcat会使用Engine容器，并且有一个Host容器作为其子容器。

Host

Host表示虚拟主机，如果你想在同一个Tomcat部署上运行多个Context容器的话，你就需要使用Host容器。理论上，当你只有一个Context实例时，不需要使用Host实例。但是在Tomcat的实际部署中，总是会使用一个Host容器

Context

对应一个独立的Web应用程序，也就是对应我们日常编写的单独Web应用

Context容器的父容器通常是Host容器，也有可能是其他实现，或则如果不必要，就可以不使用父容器

Wrapper

Wrapper封装了一个具体的Servlet

尾言

本文主要分析解读了tomcat的总体设计架构，tomcat的源码非常非常的多，如果我们不对其整体架构层次进行分析，直接进行源码阅读，会感觉仿若置身大海，非常的浪费时间。所以若大家有想法阅读tomcat源码，还是有必要先理清其架构体系