dinggela 发表于 2018-12-6 14:04:22

Tomcat源码分析------ 架构

  废话少说,拉代码,导入eclipse开干,具体步骤可以参考http://hi.baidu.com/hateeyes/blog/item/7f44942a20ad8f9d023bf66d.html
  下面谈谈我对Tomcat架构的理解
  总体架构:

[*]  面向组件架构
[*]  基于JMX
[*]  事件侦听
  1)面向组件架构
  tomcat代码看似很庞大,但从结构上看却很清晰和简单,它主要由一堆组件组成,如Server、Service、Connector等,并基于JMX管理这些组件,另外实现以上接口的组件也实现了代表生存期的接口Lifecycle,使其组件履行固定的生存期,在其整个生存期的过程中通过事件侦听LifecycleEvent实现扩展。Tomcat的核心类图如下所示:
http://p.blog.csdn.net/images/p_blog_csdn_net/cutesource/EntryImages/20091214/coreClass.jpg
  Catalina:与开始/关闭shell脚本交互的主类,因此如果要研究启动和关闭的过程,就从这个类开始看起。
  Server:是整个Tomcat组件的容器,包含一个或多个Service。
  Service:Service是包含Connector和Container的集合,Service用适当的Connector接收用户的请求,再发给相应的Container来处理。
  Connector:实现某一协议的连接器,如默认的有实现HTTP、HTTPS、AJP协议的。
  Container:可以理解为处理某类型请求的容器,处理的方式一般为把处理请求的处理器包装为Valve对象,并按一定顺序放入类型为Pipeline的管道里。Container有多种子类型:Engine、Host、Context和Wrapper,这几种子类型Container依次包含,处理不同粒度的请求。另外Container里包含一些基础服务,如Loader、Manager和Realm。
  Engine:Engine包含Host和Context,接到请求后仍给相应的Host在相应的Context里处理。
  Host:就是我们所理解的虚拟主机。
  Context:就是我们所部属的具体Web应用的上下文,每个请求都在是相应的上下文里处理的。
  Wrapper:Wrapper是针对每个Servlet的Container,每个Servlet都有相应的Wrapper来管理。
  可以看出Server、Service、Connector、Container、Engine、Host、Context和Wrapper这些核心组件的作用范围是逐层递减,并逐层包含。
  下面就是些被Container所用的基础组件:
  Loader:是被Container用来载入各种所需的Class。
  Manager:是被Container用来管理Session池。
  Realm:是用来处理安全里授权与认证。
  分析完核心类后,再看看Tomcat启动的过程,Tomcat启动的时序图如下所示:
http://p.blog.csdn.net/images/p_blog_csdn_net/cutesource/EntryImages/20091214/start.jpg
  从上图可以看出,Tomcat启动分为init和start两个过程,核心组件都实现了Lifecycle接口,都需实现start方法,因此在start过程中就是从Server开始逐层调用子组件的start过程。
  2)基于JMX
  Tomcat会为每个组件进行注册过程,通过Registry管理起来,而Registry是基于JMX来实现的,因此在看组件的init和start过程实际上就是初始化MBean和触发MBean的start方法,会大量看到形如:
  Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "init", false);
  Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "start", false);
  这样的代码,这实际上就是通过JMX管理各种组件的行为和生命期。
  3)事件侦听
  各个组件在其生命期中会有各种各样行为,而这些行为都有触发相应的事件,Tomcat就是通过侦听这些时间达到对这些行为进行扩展的目的。在看组件的init和start过程中会看到大量如:
  lifecycle.fireLifecycleEvent(AFTER_START_EVENT, null);这样的代码,这就是对某一类型事件的触发,如果你想在其中加入自己的行为,就只用注册相应类型的事件即可。
  前几天分析了一下Tomcat的架构和启动过程,今天开始研究它的运转机制。Tomcat最本质就是个能运行JSP/Servlet的Web服务器 , 因此最典型的应用就是用户通过浏览器访问服务器,Tomcat接收到请求后转发给Servlet,由Servlet处理完后,把结果返回给客户端。今天就专门解析一下这么一个完整的请求的内部机理。
  通过DEBUG,一路跟下来,发现Tomcat处理请求的核心过程是以下几点:

[*]  启动的时候启动预支持协议的Endpoint,Endpoint会起专门的线程监听相应协议的请求,默认的情况下,会启动JIoEndpoint,JIoEndpoint基于Java ServerSocket接收Http的请求
[*]  ServerSocket接收到客户端请求的Socket后,一路包装,并一路从Host一直传递到Wrapper,再请求到相应的Servlet
  下面将重点解析以上两个过程。
  通过以前的分析(Tomcat源码分析一)可知道当Tomcat启动的时候会启动Connector,此时Connector会通过ProtocolHandler把Endpoint启动起来。默认情况下,Tomcat会启动两种Connector,分别是Http协议和AJP协议的,依次对应Http11Protocol和AjpProtocol,两者都是启动JIoEndpoint。下面看看JIoEndpoint的start方法:
view plaincopy
[*]  publicvoid start() throws Exception {
[*]  // Initialize socket if not done before
[*]  if (!initialized) {
[*]  init();
[*]  }
[*]  if (!running) {
[*]  running = true;
[*]  paused = false;
[*]  // Create worker collection
[*]  if (getExecutor() == null) {
[*]  createExecutor();
[*]  }
[*]  // Start acceptor threads
[*]  for (int i = 0; i < acceptorThreadCount; i++) {
[*]  Thread acceptorThread = new Thread(new Acceptor(), getName() + "-Acceptor-" + i);
[*]  acceptorThread.setPriority(threadPriority);
[*]  acceptorThread.setDaemon(getDaemon());
[*]  acceptorThread.start();
[*]  }
[*]  }
[*]  }
  以上代码很清晰地表示启动acceptorThreadCount个线程,每个线程由Acceptor代理,具体看看Acceptor的run方法:
view plaincopy
[*]  publicvoid run() {
[*]  // Loop until we receive a shutdown command
[*]  while (running) {
[*]  // Loop if endpoint is paused
[*]  while (paused) {
[*]  try {
[*]  Thread.sleep(1000);
[*]  } catch (InterruptedException e) {
[*]  // Ignore
[*]  }
[*]  }
[*]  // Accept the next incoming connection from the server socket
[*]  try {
[*]  Socket socket = serverSocketFactory.acceptSocket(serverSocket);
[*]  serverSocketFactory.initSocket(socket);
[*]  // Hand this socket off to an appropriate processor
[*]  if (!processSocket(socket)) {
[*]  // Close socket right away
[*]  try {
[*]  socket.close();
[*]  } catch (IOException e) {
[*]  // Ignore
[*]  }
[*]  }
[*]  }catch ( IOException x ) {
[*]  if ( running ) log.error(sm.getString("endpoint.accept.fail"), x);
[*]  } catch (Throwable t) {
[*]  log.error(sm.getString("endpoint.accept.fail"), t);
[*]  }
[*]  // The processor will recycle itself when it finishes
[*]  }
[*]  }
  由此可得到这么一个结论:Tomcat就是通过ServerSocket监听Socket的方式来接收客户端请求的。具体代码就无需我解析了,稍微了解Java net的人都能看懂以上代码,Tomcat就是用最标准和最基础的Socket调用方法来处理网络请求的。找到处理请求的源头后下面要做的是事情就简单了,打好断点,在浏览器里请求一个最简单的Hello world,一路debug下去。一路跟下来,主流程的时序图如下所示:
http://p.blog.csdn.net/images/p_blog_csdn_net/cutesource/EntryImages/20091219/request.jpg
  从上图可知,以上过程可分解成以下三个最主要的核心点:

[*]  基于Http1.1协议对Socket的解析和包装
[*]  StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve和StandardWrapperValve四种Valve的一路inoke。四种不同层次的Valve做了不同层次的处理和封装
[*]  基于责任链模式ApplicationFilterChain实现Filter拦截和实际Servlet的请求
  以上三个核心点都是内容非常丰富的可研究点,会在以后几天逐一进行剖析。

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