[Tomcat] Coyote连接器框架源码分析

ispsh

　　Coyote是Tomcat的HTTP Connector框架，它处理底层的socket，并将http请求、响应等字节流层面的东西，封装成Request和Response两个类（这两个类是tomcat定义的，而非servlet中的ServletRequest和ServletResponse），供容器使用；同时，为了能让我们编写的servlet能够得到ServletRequest，Tomcat使用了Facade模式，将比较底层、低级的Request包装成为ServletRequest（这一过程通常发生在Wrapper容器一级）。
　　因此，Coyote本质上是为tomcat的容器提供了对底层socket连接数据的封装，以Request类的形式，让容器能够访问到底层的数据。而关于连接池、线程池等直接和socket打交道的事情，tomcat交给了org.apache.tomcat.util.net包的类去完成。Tomcat默认实现了两个Http协议的支持：HTTP 1.1和AJP。

1       接口设计
　　Coyote的接口主要是在org.apache.coyote包下，定义了所有HTTP协议处理模块的接口标准。所有HTTP协议处理模块都必须实现Coyote的所有必要接口，主要包括以下几个：
　　1）Adapter
　　所有使用coyote连接器的容器，都要实现这个接口，以便从coyote连接器接收请求数据（Request）和响应数据（Response）。



public void service(Request req, Response res) throws Exception; //传给Container Request和Response对象
public boolean event(Request req, Response res, SocketStatus status)  throws Exception;
public boolean asyncDispatch(Request req,Response res, SocketStatus status) throws Exception; //Servlet 3.0开始对异步Servlet的支持
public void log(Request req, Response res, long time);
public String getDomain();
　　2）ActionHook

这个接口中的方法只有一个(action)，由connector实现container的回调机制。Servlet Container可以通过这个接口请求对coyote connector的一些操作。Coyote标准框架在ActionCode.java中定义了一些标准的操作方式。ActionHook接口一般由对应的ProtocalHandler实现。同样，tomcat 7中基于对servlet 3中异步Servlet的支持，定义了很多异步操作（“ASYNC_”开头）。

public void action(ActionCode actionCode, Object param); //param一般为跟操作有关的参数或者返回信息，一般为一个Request或者Response对象
　　3）ProtocolHandler

每个ProtocolHandler，代表着对一种协议的支持，比如tomcat默认支持的协议有http1.1和ajp。根据支持的协议，ProtocolHandler里面通常包含了一个实现对应协议的Handler接口的处理类，用于接收socket对象，再交给对应协议的Processor类（然而这个Processor类没有实现Processor接口，而是实现了ActionHook接口），最后由Processor类交给实现了Adapter接口的容器（准确的说是该容器的Pipeline的第一个Valve）。

所以这个接口包括了get和set Adapter，getExecutor和ProtocolHandler自身生命周期的管理（init, start, pause, resume, stop, destroy）。

　　4）InputBuffer和OutputBuffer
　　两个接口都只有一个方法，分别是doread和dowrite，就是把数据从ByteChunk参数读出或者写入ByteChunk。至于“数据”从何而来、怎样写进ByteChunk，还得看不同的类实现。需要注意的是，在协议处理模块的类实现中，需要先将数据流生成ByteChunk，传给doread和dowrite。



public int doRead(ByteChunk chunk, Request request) throws IOException;
public int doWrite(ByteChunk chunk, Response response) throws IOException;
　　5）Request和Response
　　Request是Coyote框架中的核心类，几乎所有connector和容器都要用到它。
　　Request类实现了对底层http字节流的封装，因为http本质上是从网络过来的一串字节流，并且从逻辑上根据http协议，分成了头和体，其中头部又有很多字段（包括MIME字段）。而Request的作用就是把这些字节封装成对应的字段，并且达到处理效率的最优。因此，Request里面大部分方法是字段的get方法（set方法不多，因为大部分字段是不可改变的），Response类则正好相反。此外还有提供给容器使用的方法，如recycle、inputbuffer等等。
　　6）AbstractProtocol

       在Tomcat 7中，Coyote框架通过进一步抽取协议实现的相关接口，形成了AbstractProtocal协议虚类，这个虚类是所有HTTP协议实现类的基类。它主要包括了socket endpoint的访问接口，processor池的管理接口和ProtocolHandler接口类中的所有接口。同时，它还包括了两个子虚类AbstractConnectionHandler和RecycledProcessors。AbstractConnectionHandler进一步封装了对HTTP连接池的相关操作接口，定义了一个网络Socket连接池对象endpoint，还包括了对HTTP连接（也就是Processors）的create，release，register， unregister操作。
2       实现分析
　　在Coyote框架中，最吸引我的有三个地方：recycle机制，ByteChunk和MessageBytes。
　　1）由于Java自动内存回收机制效率不高，有很多问题，所以Coyote中通过recycle机制的使用，及时进行参数初始化和内存释放。以Request为例，Recycle函数中主要进行了三个方面的事情：自身参数的初始化，自身创建的资源的释放和调用类中使用的引用对象的recycle函数。通过递归地进行recycle，一方面及时并且全面地释放了不再需要的资源，另一方面及时对相关参数进行初始化，提高下一次类访问的执行速度。
　　2）对于底层的、和字节流打交道的DO（data object），性能瓶颈在于对内存的使用上（因为字节都是放在一块块的内存中），如果能有效的使用内存，就能有效地提高DO的性能。ByteChunk和MessageBytes都是Tomcat为了提高处理效率封装出来的对字节流和字节数组进行优化的类，在执行效率上比java的string和byte数组要高。这两个类都都在org.apache.tomcat.util.buf包中。
　　3）由于ByteChunk和MessageBytes的使用，Request中字段的一些耗时操作都会延迟到用户代码一级。也就是说，tomcat内部在使用Request时，都会尽量保证它的字段处于原始的字节状态，直到用户代码（servlet代码层）需要时才进行转换，如果用不到（其实http请求的大部分字段在我们编程时都用不到），就不作转换。这样又进一步挖掘出更多的性能潜力，其思想和“延迟加载”的设计模式如出一辙。
　　
　　部分分析摘自：
　　http://blog.iyunv.com/wangchengsi/article/details/2973012