Tomcat组件架构图梳理

Posted 2022-11-20 默辨

本文适合有基础的小伙伴，如果你对tomcat启动及请求的流程处理不熟悉，可能看起来会比较吃力。有兴趣了解的小伙伴可以参考我之前的博客，希望对你有帮助：


浅谈Tomcat的启动流程（源码级别）

浅谈Tomcat接收到一个请求后在其内部的执行流程（源码）

文章目录

• • 一、整体架构图
  • 二、准备工作（tomcat启动）
  • 三、处理请求（后台线程处理）

本文主要目的为简单梳理tomcat组件架构，及其整体架构的设计模式。

一、整体架构图

二、准备工作（tomcat启动）

整个准备工作，可以直接理解为一个模板方法模式。

1、startup.sh：直接启动tomcat时，使用到的shell脚本，该脚本是整个tomcat的启动入口；

2、LifecycleBase：tomcat为了统一管理tomcat启动过程中相关组件的生命周期，使用了模板方法设计模式。该方法中包含了顶层的接口为Lifecycle，以顶层接口中的init和stop方法为例，LifecycleBase抽象类首先对init和stop方法进行一个基础的过滤，然后继续调用子类的initInternal和stopInternal方法。如果希望向tomcat中添加组件，就可以直接实现LifecycleBase抽象类，然后重写我们希望处理的生命周期的各个方法；

3、init：初始化需要使用的类加载器（tomcat需要打破双亲委派机制，用来保证应用与应用之间的隔离性）

4、load：首先按照catalina.java类中配置的标签规则，解析server.xml类中各个标签的数据；然后根据前面的配置信息，初始化相关的组件对象，这里就包含了我们后文所需要的Connector、ProtocolHandler、Pipeline等对象；

5、start：我们实例化出来的一些组件对象，是用来处理请求的，这里就涉及相关后台线程的开启，该步骤的主要任务也主要就是开启对应的后台线程任务。

三、处理请求（后台线程处理）

整个tomcat是一个大的server组件，每部署一个服务就是一个service组件。

整个请求处理组件是基于组合模式，这里涉及了ProtocolHandler、EndPoint、Processor

具体ServletRequest对象数据的转发涉及到适配器模式，这里涉及Container、Adapter

1、Connector：在tomcat启动阶段，会根据server.xml中如下的标签，选择初始化何种的Connector对象，即完成对protocolHandlerClassName参数的赋值，后期利用反射初始化ProtocolHandler对象

<Connector connectionTimeout="20000" port="8082" protocol="HTTP/1.1" redirectPort="8443"/>

2、ProtocolHandler：内部含有EndPoint+Processor的组合操作。分别用于解决什么网络IO模型（NIO、APR、JIO），什么应用层协议（HTTP、AJP）。这里就是组合模式的体现

3、EndPoint：用于通信监听的接口，是具体的 Socket 接收和发送处理器，是对传输层的抽象。每一个EndPoint类中都有一个Acceptor类，用来接收外部发来的请求。

4、Processor：Processor 用来实现 HTTP/AJP 协议，是对应用层的抽象。Processor 接收来自 EndPoint 的 Socket，读取字节流解析成 Tomcat Request 和 Response 对象，并通过 Adapter 将其提交到容器处理

5、Adapter：紧接上文， Adapter接收由ProtocolHandler组件处理后的ServletRequest，但由于协议不同，客户端发过来的请求信息也不尽相同，但我们编写的具体的业务代码中的ServletRequest是一个标准的对象。Tomcat的解决办法为使用适配器模式、门面模式，通过CoyoteAdapter 类的service方法，将非标准的ServletRequest对象（org.apache.coyote.ServletRequest）适配为ServletRequest对象（org.apache.catalina.connector），但真正的传递给业务层面的ServletRequest是经过tomcat门面模式处理后符合servlet规范的ServletRequest对象（javax.servlet.ServletRequest）

6、Container：用来装载东西的容器，在 Tomcat 里，容器就是用来装载 Servlet 的。Tomcat 通过一种分层的架构，使得 Servlet 容器具有很好的灵活性。Tomcat 设计了 4 种容器，分别是 Engine、Host、Context 和 Wrapper。这 4 种容器不是平行关系，而是父子关系。**该部分对象的初始化也是在tomcat启动阶段完成的，这里将所有的组件以内部next属性嵌套的关系完成调用。**这里的四个对象虽然属于父子关系，但是他们的实现方式都是基于一个ValveBase抽象类的模板方法，使用内部的next属性完成父子关系的构建。

• Engine：引擎，Servlet 的顶层容器，用来管理多个虚拟站点，一个 Service 最多只能有一个 Engine；
• Host：虚拟主机，负责 web 应用的部署和 Context 的创建。可以给 Tomcat 配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可以部署多个 Web 应用程序；
• Context：Web 应用上下文，包含多个 Wrapper，负责 web 配置的解析、管理所有的 Web 资源。一个Context对应一个 Web 应用程序；
• Wrapper：表示一个 Servlet，最底层的容器，是对 Servlet 的封装，负责 Servlet 实例的创建、执行和销毁。

// 指定service中的，指定container中的，指定的pipeline中的，第一个需要处理的ValveBase请求过滤实现类
xxx.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response)