【Tomcat】Tomcat原理與系統架構 - IT人

Tomcat是⼀個由⼀系列可配置（conf/server.xml）的元件構成的Web容器，⽽Catalina是Tomcat的servlet容器。

Tomcat本質上就是⼀款Servlet容器， 因為 ... Togglenavigation IT人 IT人 【Tomcat】Tomcat原理與系統架構 鄧曉暉發表於 2020-12-24 Tomcat 目錄版本：一，目錄說明二，瀏覽器訪問伺服器的流程三，Tomcat系統總體架構3.1Tomcat請求的大致流程3.2Servlet容器處理請求流程3.3Tomcat系統總體架構四，Tomcat聯結器元件Coyote4.1簡介4.2Coyote內部元件以及流程五，TomcatServlet容器Catalina5.1Tomcat模組分層結構圖及Catalina位置5.2Servlet容器Catalina結構5.2Container元件的具體結構 版本： https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-8/v8.5.50/ 一，目錄說明 bin/ bin目錄下關注兩個檔案：啟動和停止的指令碼檔案 啟動：startup.bat(win)，startup.sh(Linux&Mac) 停止：shutdown.bat(win)，shutdown.sh(Linux&Mac) conf/配置檔案存放的目錄 logging.properties：日誌的配置 server.xml：伺服器配置檔案，例如埠的指定 tomcat-users.xml：定義了tomcat的角色以及角色擁有的功能 web.xml：全域性配置，很熟悉，我們javaweb工程也有自己的web.xml，這個是Tomcat級別的，自己的web.xml如果和它重複那麼自己的會覆蓋Tomcat的。

lib/存放jar包 tomcat本身也是基於java開發的，它的執行也依賴於一些基礎的jar包 logs/存放日誌 temp/臨時目錄 webapps/預設釋出專案的目錄 當我們釋出一個專案時，需要把我們專案的jar包（如釋出jar包，它會解壓出來）或者檔案存放在該目錄 work/jsp編譯執行存放過程檔案的目錄 二，瀏覽器訪問伺服器的流程 Http請求的處理過程： http請求只是定義了資料的組織格式（通訊格式），是一個應用層協議，資料傳輸依靠的是TCP/IP協議。

使用者發起請求（url地址、點選、搜尋等）動作被瀏覽器捕獲 瀏覽器傳送TCP連線請求，到伺服器（socket處理） 伺服器接收請求並建立連線（三次握手） 連線上之後，瀏覽器生成Http協議格式（比如說定義請求頭裡放xxxx，請求體裡放xxxxx）的資料包 瀏覽器傳送請求資料包（也是依靠TCP協議） 伺服器解析Http格式的資料包 伺服器執行請求完成業務邏輯 伺服器生成Http協議格式的資料包 伺服器傳送響應資料包（同樣依靠TCP協議） 瀏覽器解析Http格式的資料包 瀏覽器呈現靜態資料給使用者 傳輸的形式： 三，Tomcat系統總體架構 3.1Tomcat請求的大致流程 Tomcat是一個Http伺服器(因為它能夠接收處理Http請求) 我們使⽤瀏覽器向某⼀個⽹站發起請求，發出的是Http請求，那麼在遠端，Http伺服器接收到這個請求之後，會調⽤具體的程式（Java類）進⾏處理，往往不同的請求由不同的Java類完成處理。

大致流程：與上圖不同，增加了Servlet容器解耦 HTTP伺服器接收到請求之後把請求交給Servlet容器來處理，Servlet容器通過Servlet接⼝調⽤業務類。

Servlet接⼝和Servlet容器這⼀整套內容叫作Servlet規範。

注意：Tomcat既按照Servlet規範的要求去實現了Servlet容器，同時它也具有HTTP伺服器的功能。

Tomcat的兩個重要身份 1）http伺服器 2）Tomcat是⼀個Servlet容器 3.2Servlet容器處理請求流程 當⽤戶請求某個URL資源時 HTTP伺服器會把請求資訊封裝成Request物件，然後轉換為ServletRequest物件 進⼀步去調⽤Servlet容器中某個具體的Servlet 在2中，Servlet容器拿到請求後，根據URL和Servlet的對映關係，找到相應的Servlet 如果Servlet還沒有被載入，就⽤反射機制建立這個Servlet，並調⽤Servlet的init⽅法來完成初始化（反射） 接著調⽤這個具體Servlet的service⽅法來處理請求，請求處理結果使⽤ServletResponse物件封裝 把ServletResponse物件返回給HTTP伺服器，HTTP伺服器會把響應傳送給客戶端 3.3Tomcat系統總體架構 從上可以看出，Tomcat兩個重要的功能： 和客戶端瀏覽器進⾏互動，進⾏socket通訊，將位元組流和Request/Response等物件進⾏轉換 Servlet容器處理業務邏輯 Tomcat設計了兩個核⼼元件聯結器（Connector）和容器（Container）來完成Tomcat的兩⼤核⼼功能： 聯結器，負責對外交流：處理Socket連線，負責⽹絡位元組流與Request和Response物件的轉化； 容器，負責內部處理：載入和管理Servlet，以及具體處理Request請求； 四，Tomcat聯結器元件Coyote 4.1簡介 Coyote是Tomcat中聯結器的元件名稱,是對外的接⼝。

客戶端通過Coyote與伺服器建⽴連線、傳送請求並接受響應。

Coyote封裝了底層的⽹絡通訊（Socket請求及響應處理） Coyote使Catalina容器（容器元件的名稱）與具體的請求協議及IO操作⽅式完全解耦 Coyote將Socket輸⼊轉換封裝為Request物件，進⼀步封裝後（再次封裝為ServletRequest）交由Catalina容器進⾏處理，處理請求完成後,Catalina通過Coyote提供的Response物件將結果寫⼊輸出流 Coyote負責的是具體協議（應⽤層）和IO（傳輸層）相關內容 TomcatCoyote支援的IO模型與協議： 應用層預設協議：HTTP/1.1 傳輸層預設IO模型：NIO 在8.0之前，Tomcat預設採⽤的I/O⽅式為BIO（同步阻塞IO），之後改為NIO。

無論NIO、NIO2還是APR，在效能⽅⾯均優於以往的BIO。

如果採⽤APR，甚⾄可以達到ApacheHTTPServer的影響效能。

4.2Coyote內部元件以及流程 元件 作用描述 EndPoint EndPoint是Coyote通訊端點，即通訊監聽的接⼝，是具體Socket接收和傳送處理器，是對傳輸層的抽象，因此EndPoint⽤來實現TCP/IP協議的 Processor Processor是Coyote協議處理接⼝，如果說EndPoint是⽤來實現TCP/IP協議的，那麼Processor⽤來實現HTTP協議，Processor接收來⾃EndPoint的Socket，讀取位元組流解析成TomcatRequest和Response物件，並通過Adapter將其提交到容器處理，Processor是對應⽤層協議的抽象 ProtocolHandler Coyote協議接⼝，通過Endpoint和Processor，實現針對具體協議的處理能⼒。

Tomcat按照協議和I/O提供了6個實現類：AjpNioProtocol，AjpAprProtocol，AjpNio2Protocol，Http11NioProtocol，Http11Nio2Protocol，Http11AprProtocol Adapter 由於協議不同，客戶端發過來的請求資訊也不盡相同，Tomcat定義了⾃⼰的Request類來封裝這些請求資訊。

ProtocolHandler接⼝負責解析請求並⽣成TomcatRequest類。

但是這個Request物件不是標準的ServletRequest，不能⽤TomcatRequest作為引數來調⽤容器。

Tomcat設計者的解決⽅案是引⼊CoyoteAdapter，這是介面卡模式的經典運⽤，聯結器調⽤CoyoteAdapter的Sevice⽅法，傳⼊的是TomcatRequest物件，CoyoteAdapter負責將TomcatRequest轉成ServletRequest，再調⽤容器 五，TomcatServlet容器Catalina 5.1Tomcat模組分層結構圖及Catalina位置 Tomcat是⼀個由⼀系列可配置（conf/server.xml）的元件構成的Web容器，⽽Catalina是Tomcat的servlet容器。

Tomcat本質上就是⼀款Servlet容器，因為Catalina才是Tomcat的核⼼，其他模組都是為Catalina提供⽀撐的。

⽐如： 通過Coyote模組提供連結通訊 Jasper模組提供JSP引擎 Naming提供JNDI服務 Juli提供⽇志服務。

模組分層結構圖： 5.2Servlet容器Catalina結構 也可以這麼說：Tomcat就是一個Catalina的例項，因為Catalina是Tomcat的核心。

Tomcat/Catalina例項: Tomcat啟動的時候會初始化這個例項，Catalina例項通過載入server.xml完成其他例項的建立，建立並管理⼀個Server，Server建立並管理多個服務，每個服務⼜可以有多個Connector和⼀個Container。

⼀個Catalina例項（容器） ⼀個Server例項（容器） 多個Service例項（容器） 對應關係：每⼀個Service例項下可以有多個Connector例項和⼀個Container例項 Catalina 負責解析Tomcat的配置⽂件（server.xml）,以此來建立伺服器Server元件並進⾏管理 Server 伺服器表示整個CatalinaServlet容器以及其它元件，負責組裝並啟動Servlet引擎、Tomcat聯結器。

Server通過實現Lifecycle接⼝，提供了⼀種優雅的啟動和關閉整個系統的⽅式 Service 服務是Server內部的元件，⼀個Server包含多個Service。

它將若⼲個Connector元件繫結到⼀個Container Container 容器，負責處理⽤戶的servlet請求，並返回物件給web⽤戶的模組 5.2Container元件的具體結構 Container元件下有⼏種具體的元件，分別是Engine、Host、Context和Wrapper。

這4種元件（容器）是⽗⼦關係。

Tomcat通過⼀種分層的架構，使得Servlet容器具有很好的靈活性。

Engine 表示整個Catalina的Servlet引擎，⽤來管理多個虛擬站點，⼀個Service最多隻能有⼀個Engine，但是⼀個引擎可包含多個Host Host 代表⼀個虛擬主機，或者說⼀個站點，可以給Tomcat配置多個虛擬主機地址，⽽⼀個虛擬主機下可包含多個Context Context 表示⼀個Web應⽤程式，⼀個Web應⽤可包含多個Wrapper Wrapper 表示⼀個Servlet，Wrapper作為容器中的最底層，不能包含⼦容器 上述元件的配置其實就體現在conf/server.xml中。

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