Tomcat基本原理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Tomcat基本原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

思考 :怎样让Tomcat具备Web服务的功能呢?

 

 

 

 

在服务端用HTTP来监听,协议不好写,不妨用Java封装好的Socket作为监听。
class MyTomcat{ 
    ServerSocket server=new ServerSocket(8080); 
    // 等待客户端的连接请求 Socket socket=server.accept();
 }

  

1.2.3 Servlet容器
思考 :怎样让Tomcat具有Servlet容器的功能呢?说白了就是能够装一个个的Servlet。
Servlet是啥? 
public interface Servlet {
    void init(ServletConfig config) throws ServletException;

    ServletConfig getServletConfig();

    void service(ServletRequest req, ServletResponse res)throws ServletException, IOException;

    String getServletInfo();

    void destroy();
}
class LoginServlet extends HttpServlet {
    doGet(request,response){} doPost(request,response){} 
}
<servlet>
    <servlet-name>LoginServlet</servlet-name>
    <servlet-class>com.gupao.web.servlet.LoginServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>LoginServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/login</url-pattern>
</servlet-mapping>
1.2.4 优化MyTomcat 
class MyTomcat{
    List list=new ArrayList();
    ServerSocket server=new ServerSocket(8080);
    Socket socket=server.accept();
    // 把请求和响应都封装在业务代码中的servlet
    // 只要把业务代码中一个个servlets添加到tomcat中即可
    list.add(servlets); 
}
1.2.5 画个图

 

 

1.2.6 获得的信息
(1)tomcat需要支持servlet规范
tomcat/lib/servlet-api.jar
(2)web容器
希望tomcat源码中也有new ServerSocket(8080)的代码,一会儿验证
(3)servlet容器
希望tomcat源码中也有list.add(servlets)的代码,一会儿验证
 
02 产品和源码
2.1 Version choose

Tomcat版本:Tomcat8.0.11
各个版本下载地址 :https://archive.apache.org/dist/tomcat

 

 

2.2 产品目录文件含义
(1)bin:主要用来存放命令,.bat是windows下,.sh是Linux下
(2)conf:主要用来存放tomcat的一些配置文件
(3)lib:存放tomcat依赖的一些jar包
(4)logs:存放tomcat在运行时产生的日志文件
(5)temp:存放运行时产生的临时文件
(6)webapps:存放应用程序
(7)work:存放tomcat运行时编译后的文件,比如JSP编译后的文件
2.3 源码导入与调试
(1)根据上面的链接下载对应的tomcat源码
(2)创建pom.xml文件 
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
    <artifactId>Tomcat8.0</artifactId>
    <name>Tomcat8.0</name>
    <version>8.0</version>
    <build>
        <finalName>Tomcat8.0</finalName>
        <sourceDirectory>java</sourceDirectory>
        <testSourceDirectory>test</testSourceDirectory>
        <resources>
            <resource>
                <directory>java</directory>
            </resource>
        </resources>
        <testResources>
            <testResource>
                <directory>test</directory>
            </testResource>
        </testResources>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>2.3</version>
                <configuration>
                    <encoding>UTF-8</encoding>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.easymock</groupId>
            <artifactId>easymock</artifactId>
            <version>3.4</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ant</groupId>
            <artifactId>ant</artifactId>
            <version>1.7.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>wsdl4j</groupId>
            <artifactId>wsdl4j</artifactId>
            <version>1.6.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>javax.xml</groupId>
            <artifactId>jaxrpc</artifactId>
            <version>1.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.eclipse.jdt.core.compiler</groupId>
            <artifactId>ecj</artifactId>
            <version>4.5.1</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>
(3)将源码导入到idea中
(4)创建Application,名称为gp-tomcat,并且填写相关信息
name:gp-tomcat Main class:org.apache.catalina.startup.Bootstrap
VM options:-Dcatalina.home="apache-tomcat-8.0.11

 

 

(5)在当前源码目录创建apache-tomcat-8.0.11文件夹,并且将一些文件拷贝到该目录下
比如bin conf lib logs temp webapps work
(6)启动,发现报错,找不到CookieFilter,直接删除
(7)打开浏览器访问:localhost:8080
 
03 验证上述猜想
1)web容器 (2)servlet容器
3.1 Web容器
Connector.initInternal()->
protocolHandler.init()->
AbstractProtocol.init()->
endpoint.init()->
bind()->
Apr,JIo,NIO,NIO2-> 
JIo即Socket实现方式
 
3.2 Servlet容器
web项目--->Context标签--->Context.class--->StandardContext--->loadOnStartup()
证明Wrapper就是Servlet :
加载:ContextConfifig.webConfifig()—>getContextWebXmlSource()—>Constants.ApplicationWebXml
解析:ContextConfifig.webConfifig()—>confifigureContext(webXml)—>context.createWrapper()
 
3.3. 进一步思考
既然Context表示标签能够表示Web项目,那按照server.xml文件来看的话,不就能够把tomcat架构图画出来
了吗?或者按照之前的简略版推导出来。
Context,Host,Engine,Service等

 

 

为什么知道找Connector?
再次回到conf/web.xml文件,发现有一个Connector标签,而且还可以配置port端口,我们能够联想到监听端口,
按照配置文件到源码类的经验,源码中一定会有这样一个Connector类用于端口的监听。
conclusion :架构图<--->server.xml<--->源码 三者有一一对应的关系
 

04 Tomcat架构设计
4.1 各个组件含义
官网 :https://tomcat.apache.org/tomcat-8.0-doc/architecture/overview.html

 

4.2 两个核心组件
Connector:主要负责处理Socket连接,以及Request与Response的转化
Container:包括Engine、Host、Context和Wrapper,主要负责内部的处理以及Servlet的管理 
 
4.2.1 Connector
设计思想 :高内聚、低耦合
EndPoint:提供字节流给Processor
Processor:提供Tomcat Request对象给Adapter
Adapter:提供ServletRequest给容器

 

 

4.2.1.1 EndPoint
监听通信端口,是对传输层的抽象,用来实现 TCP/IP 协议的。
对应的抽象类为AbstractEndPoint,有很多实现类,比如NioEndPoint,JIoEndPoint等。在其中有两个组件,一个
是Acceptor,另外一个是SocketProcessor。
Acceptor用于监听Socket连接请求,SocketProcessor用于处理接收到的Socket请求。
4.2.1.2 Processor
Processor是用于实现HTTP协议的,也就是说Processor是针对应用层协议的抽象。
Processor接受来自EndPoint的Socket,然后解析成Tomcat Request和Tomcat Response对象,最后通过Adapter
提交给容器。
对应的抽象类为AbstractProcessor,有很多实现类,比如AjpProcessor、Http11Processor等。
4.2.1.3 Adpater
ProtocolHandler接口负责解析请求并生成 Tomcat Request 类。
需要把这个 Request 对象转换成 ServletRequest。
Tomcat 引入CoyoteAdapter,这是适配器模式的经典运用,连接器调用 CoyoteAdapter 的 sevice 方法,传入的是
Tomcat Request 对象,CoyoteAdapter 负责将 Tomcat Request 转成 ServletRequest,再调用容器的 service 方
法。
4.2.1.4 优化图解 
Endpoint接收Socket连接,生成一个SocketProcessor任务提交到线程池去处理
SocketProcessor的run方法会调用Processor组件去解析应用层协议,
Processor通过解析生成Request对象后,会调 用Adapter的service方法。

 

 

4.2.2 Container
通过Connector之后,我们已经能够获得对应的Servlet
 

4.3 Request Process Flow
官网 :https://tomcat.apache.org/tomcat-8.0-doc/architecture/requestProcess/request-process.png

 

05 思维扩展
5.1 自定义类加载器
WebAppClassLoader,打破了双亲委派模型:先自己尝试去加载这个类,找不到再委托给父类加载器。
通过复写findClass和loadClass实现。
5.2 Session管理
Context中的Manager对象,查看Manager中的方法,可以发现有跟Session相关的。
Session 的核心原理是通过 Filter 拦截 Servlet 请求,将标准的 ServletRequest 包装一下,换成 Spring 的
Request 对象,这样当我们调用 Request 对象的 getSession 方法时,Spring 在背后为我们创建和管理
Session。 
 
06 Tomcat源码解读
6.1 BootStrap
BootStrap是Tomcat的入口类
bootstrap.init() 和 创建Catalina 
6.2 Catalina
解析server.xml文件
创建Server组件,并且调用其init和start方法
6.3 Lifecycle
用于管理各个组件的生命周期
init、start、stop、destroy
LifecycleBase实现了Lifecycle,利用的是模板设计模式
6.4 Server
管理Service组件,并且调用其init和start方法
6.5 Service
管理连接器和Engine 

以上是关于Tomcat基本原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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