Tomcat的管道(Pipeline)机制以及Context,Wrapper容器

Posted 2023-02-20 占用我名字

最近学习了Tomcat，所以想把自己学到的东西总结记录一下，不紧是自己消化的过程，同时也希望帮助更多的人更好的去理解Tomcat的内部原理。因为博主看的是《深入剖析Tomcat》这本书，所以讲述的都以Tomcat4为标准，我认为理解了Tomcat4，后面的版本也会很容易去理解。

这次主要总结下Tomcat的管道(Pipeline)机制以及Context,Wrapper容器，其实tomcat简单的来说可以有两部分组成，一个就是连接器（Connector）和容器（container）,如下图。连接器就是负责跟浏览器也就是客户端连接。容器也就是Servlet容器，用来负责跟Servlet有关的操作，Servlet也就是我们JAVA WEB中常常写的那个Servlet。因为这次主要总结的内容是跟容器有关，所以就简单的说一下连接器。

                                                                                      

1、连接器

连接器主要是负责跟浏览器建立连接，其实连接器的原理是Socket编程，Socket大家应该并不陌生。就是浏览器过来一个请求，就接收这个请求，然后连接器会分配一个线程去处理这个请求。因为tomcat是用java编写的，所以所谓的连接器就是一些JAVA类。大家对HTTP请求格式应该有所了解，如下图。

    

当在地址栏输入个地址，浏览器就以上面的格式向Tomcat发送信息，Tomcat的Socket是以String形式接收到上面的信息，然后连接器就开始创建Request，Response对象，接着解析上述的信息，也就是对一些字符串的操作。把解析到的数据放入request对象的变量中。当这些操作完毕后，就把Request跟Response对象传给容器。从连接器到容器的简单步骤就完成。

2、容器

 容器主要是用来负责调用Servlet，同时也有很多组件，例如载入器，主要是负责把这些Servlet先载入，到时候容器调用对应的Servlet的时候，直接从载入器取得。Tomcat中有四个容器，分别是Engine,Host,context,Wrapper。级别是从大到小的。context表示一个Web应用程序，Wrapper表示一个Servlet。一个Web应用程序中可能会有多个Servlet。Host代表的是一个虚拟主机，就好比你的一个Tomcat下面可能有多个Web应用程序。同时Engine是Host的父类，Host是Context的父类,Context是Wrapper父类。他们之间的关系如下图

每个容器都实现了Container接口，上图中的虚线表示implement，实线表示extends。我举一个简单的例子来说明下Context跟Wrapper的区别。

假如你有一个Web程序，其中有两个Servlet ，两个Servlet在web.xml配置文件中如下。

<?xml version="1.0"?>
<web-app     xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
            xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
            xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee

http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"

            version="3.0">

    <welcome-file-list>
        <welcome-file>/index.html</welcome-file>
    </welcome-file-list>

    <servlet>
        <servlet-name>MyFirstServlet</servlet-name>
        <servlet-class>MyFirstServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MyFirstServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/MyFirstServlet</url-pattern>
    </servlet-mapping>
 </servlet>

  <servlet>
        <servlet-name>MySecondServlet</servlet-name>
        <servlet-class>MySecondServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>MySecondServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/MySecondServlet</url-pattern>
    </servlet-mapping>
 </servlet>
</web-app>

此时就会创建两个Wrapper,创建一个Context对象。类似于如下的代码：

Wrapper wrapper1 =new StandardWrapper();

wrapper1.setName("MyFirstServlet");   //上面配置文件中的<servlet-name>里面的内容

wrapper1.setServletClass("MyFirstServlet"); //上面配置文件<servlet-class>里面的内容

Wrapper wrapper2 =new StandardWrapper();

wrapper2.setName("MySecondServlet");

wrapper2.setServletClass("MySecondServlet");

Context context =new StandradContext();  //创建父类

context.addChild(wrapper1);

context.addChild(wrapper2);

context.addServletMapping("/MyFirstServlet","MyFirstServlet");   //第一个参数就是上面配置文件的<url-pattern>，第二个参数对应的是wrapper的名称

context.addServletMapping("/MySecondServlet","MySecondServlet");

假设你的一个请求为如下：http://localhost:8080/MyApp/MyFirstServlet     (其中MyApp为你的Web应用名)

Tomcat的连接器处理完这些请求后，会调用父容器context，同时把request，respone 传给context容器，容器根据你请求的URL，也就是/MyFirstServlet ,得到对应的Wrapper，Wrapper中又可以找到对应的ServletClass,然后通过这个名称在载入器中找到对应的Servlet类，然后调用Servlet的service方法。这就是大概的过程。接下来总结下Tomcat的管道机制。

  大家应该都知道java web 的过滤器，其实管道机制就类似于过滤器。当连接器处理完请求后开始调用容器，从容器的一系列处理到调用对应的Servlet之间，会调用管道机制处理一系列的请求。其实类似于如下图所示

                                                    

中间的那一部分就类似与管道，而管道中的每一个阀就是一个JAVA类，也就是容器到调用对应的Servlet过程中要进入这个管道，然后调用管道中的阀。管道中有一个基础阀，这个基础阀是在上面的所有阀调用完成以后再调用。其中就是基础阀跟Servlet进行连接，如果前面的阀只是对Requset进行一些处理的话，那么基础阀会根据请求的URL调用对应的Servlet的Service方法。

在前面讲第二小节刚开始给说了容器之间的UML类图，其实tomcat的四个容器都继承自ContainerBase。而ContainerBase这个类，实现了Pipeline这个借口。Pipeline就是管道。Pipeline的接口如下

public interface Pipeline

public Valve getBasic();                               //得到基础阀

public void setBasic(Valve valve);            //设置基础阀

public void addValve(Valve valve);           //增加阀

public Valve[] getValves(); //得到所有的阀（不包括基础阀）

public void invoke(Request request, Response response)
        throws IOException, ServletException;     //这个方法就是用来进行调用每个阀。

public void removeValve(Valve valve);

其实ContainerBase中还有一个变量如下

 protected Pipeline pipeline = new StandardPipeline(this);

StandardPipeline是Pipeline的实现类。 因为ContainerBase实现了Pipeline接口。所以ContainerBase会实现invoke方法。如下:

    public void invoke(Request request, Response response)
        throws IOException, ServletException


        pipeline.invoke(request, response);   //这个方法就是调用管道的invoke方法，然后开始处理管道中的一系列阀，最后处理基础阀。在基础阀中调用对应的Servlet.


   

从前面知道连接器处理完连接后，会调用Servlet容器。其实调用的就是Servlet容器的invoke方法，然后处理管道中的一系列阀，最后调用对应的Servlet.

本次主要总结了管道机制在一次请求的流程中是如何被应用到了，并没有更深的总结代码上面的东西，先了解下tomcat的运行机理，然后再看代码可能会更加容易一些。

这是博主第一次写博客，如果有些地方写的不够合理或者不对的地方，希望大家可以及时告诉我。总结的不是很好，希望大家笑纳。