你还记得 Tomcat 的工作原理么
SpringBoot 就像一条巨蟒,慢慢缠绕着我们,使我们麻痹。不得不承认,使用了 SpringBoot 确实提高了工作效率,但同时也让我们遗忘了很多技能。刚入社会的时候,我还是通过 Tomcat 手动部署 JavaWeb 项目,还经常对 Tomcat 进行性能调优。除此之外,还需要自己理清楚各 Jar 之间的关系,以避免 Jar 丢失和各版本冲突导致服务启动异常的问题。到如今,这些繁琐而又重复的工作已经统统交给 SpringBoot 处理,我们可以把更多的精力放在业务逻辑上。但是,清楚 Tomcat 的工作原理和处理请求流程和分析 Spring 框架源码一样的重要。至少面试官特别喜欢问这些底层原理和设计思路。希望这篇文章能给你一些帮助。
Tomcat 整体架构
Tomcat 是一个免费的、开源的、轻量级的 Web 应用服务器。适合在并发量不是很高的中小企业项目中使用。
文件目录结构
以下是 Tomcat 8 主要目录结构
目录 | 功能说明 |
---|---|
bin | 存放可执行的文件,如 startup 和 shutdown |
conf | 存放配置文件,如核心配置文件 server.xml 和应用默认的部署描述文件 web.xml |
lib | 存放 Tomcat 运行需要的jar包 |
logs | 存放运行的日志文件 |
webapps | 存放默认的 web 应用部署目录 |
work | 存放 web 应用代码生成和编译文件的临时目录 |
功能组件结构
Tomcat 的核心功能有两个,分别是负责接收和反馈外部请求的连接器 Connector,和负责处理请求的容器 Container。其中连接器和容器相辅相成,一起构成了基本的 web 服务 Service。每个 Tomcat 服务器可以管理多个 Service。
组件 | 功能 |
---|---|
Connector | 负责对外接收反馈请求。它是 Tomcat 与外界的交通枢纽,监听端口接收外界请求,并将请求处理后传递给容器做业务处理,最后将容器处理后的结果反馈给外界。 |
Container | 负责对内处理业务逻辑。其内部由Engine、Host、Context 和 Wrapper 四个容器组成,用于管理和调用 Servlet 相关逻辑。 |
Service | 对外提供的 Web 服务。主要包含连接器和容器两个核心组件,以及其他功能组件。Tomcat 可以管理多个 Service,且各 Service 之间相互独立。 |
Tomcat 连接器核心原理
Tomcat 连接器框架——Coyote
连接器核心功能
一、监听网络端口,接收和响应网络请求。
二、网络字节流处理。将收到的网络字节流转换成 Tomcat Request 再转成标准的 ServletRequest 给容器,同时将容器传来的 ServletResponse 转成 Tomcat Response 再转成网络字节流。
连接器模块设计
为满足连接器的两个核心功能,我们需要一个通讯端点来监听端口;需要一个处理器来处理网络字节流;最后还需要一个适配器将处理后的结果转成容器需要的结构。
组件 | 功能 |
---|---|
Endpoint | 端点,用来处理 Socket 接收和发送的逻辑。其内部由 Acceptor 监听请求、Handler 处理数据、AsyncTimeout 检查请求超时。具体的实现有 NioEndPoint、AprEndpoint 等。 |
Processor | 处理器,负责构建 Tomcat Request 和 Response 对象。具体的实现有 Http11Processor、StreamProcessor 等。 |
Adapter | 适配器,实现 Tomcat Request、Response 与 ServletRequest、ServletResponse之间的相互转换。这采用的是经典的适配器设计模式。 |
ProtocolHandler | 协议处理器,将不同的协议和通讯方式组合封装成对应的协议处理器,如 Http11NioProtocol 封装的是 HTTP + NIO。 |
对应的源码包路径 org.apache.coyote
。对应的结构图如下
Tomcat 容器核心原理
Tomcat 容器框架——Catalina
容器结构分析
每个 Service 会包含一个容器。容器由一个引擎可以管理多个虚拟主机。每个虚拟主机可以管理多个 Web 应用。每个 Web 应用会有多个 Servlet 包装器。Engine、Host、Context 和 Wrapper,四个容器之间属于父子关系。
容器 | 功能 |
---|---|
Engine | 引擎,管理多个虚拟主机。 |
Host | 虚拟主机,负责 Web 应用的部署。 |
Context | Web 应用,包含多个 Servlet 封装器。 |
Wrapper | 封装器,容器的最底层。对 Servlet 进行封装,负责实例的创建、执行和销毁功能。 |
对应的源码包路径 org.apache.coyote
。对应的结构图如下
容器请求处理
容器的请求处理过程就是在 Engine、Host、Context 和 Wrapper 这四个容器之间层层调用,最后在 Servlet 中执行对应的业务逻辑。各容器都会有一个通道 Pipeline,每个通道上都会有一个 Basic Valve(如StandardEngineValve), 类似一个闸门用来处理 Request 和 Response 。其流程图如下。
Tomcat 请求处理流程
上面的知识点已经零零碎碎地介绍了一个 Tomcat 是如何处理一个请求。简单理解就是连接器的处理流程 + 容器的处理流程 = Tomcat 处理流程。哈!那么问题来了,Tomcat 是如何通过请求路径找到对应的虚拟站点?是如何找到对应的 Servlet 呢?
映射器功能介绍
这里需要引入一个上面没有介绍的组件 Mapper。顾名思义,其作用是提供请求路径的路由映射。根据请求URL地址匹配是由哪个容器来处理。其中每个容器都会它自己对应的Mapper,如 MappedHost。不知道大家有没有回忆起被 Mapper class not found 支配的恐惧。在以前,每写一个完整的功能,都需要在 web.xml 配置映射规则,当文件越来越庞大的时候,各个问题随着也会出现
HTTP请求流程
打开 tomcat/conf 目录下的 server.xml 文件来分析一个http://localhost:8080/docs/api 请求。
第一步:连接器监听的端口是8080。由于请求的端口和监听的端口一致,连接器接受了该请求。
第二步:因为引擎的默认虚拟主机是 localhost,并且虚拟主机的目录是webapps。所以请求找到了 tomcat/webapps 目录。
第三步:解析的 docs 是 web 程序的应用名,也就是 context。此时请求继续从 webapps 目录下找 docs 目录。有的时候我们也会把应用名省略。
第四步:解析的 api 是具体的业务逻辑地址。此时需要从 docs/WEB-INF/web.xml 中找映射关系,最后调用具体的函数。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Service name="Catalina">
<!-- 连接器监听端口是 8080,默认通讯协议是 HTTP/1.1 -->
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<!-- 名字为 Catalina 的引擎,其默认的虚拟主机是 localhost -->
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<!-- 名字为 localhost 的虚拟主机,其目录是 webapps-->
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>
SpringBoot 如何启动内嵌的 Tomcat
SpringBoot 一键启动服务的功能,让有很多刚入社会的朋友都忘记 Tomcat 是啥。随着硬件的性能越来越高,普通中小项目都可以直接用内置 Tomcat 启动。但是有些大一点的项目可能会用到 Tomcat 集群和调优,内置的 Tomcat 就不一定能满足需求了。
我们先从源码中分析 SpringBoot 是如何启动 Tomcat,以下是 SpringBoot 2.x 的代码。
代码从 main 方法开始,执行 run 方法启动项目。
SpringApplication.run
从 run 方法点进去,找到刷新应用上下文的方法。
this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
this.refreshContext(context);
this.afterRefresh(context, applicationArguments);
从 refreshContext 方法点进去,找 refresh 方法。并一层层往上找其父类的方法。
this.refresh(context);
在 AbstractApplicationContext 类的 refresh 方法中,有一行调用子容器刷新的逻辑。
this.postProcessBeanFactory(beanFactory);
this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);
this.initMessageSource();
this.initApplicationEventMulticaster();
this.onRefresh();
this.registerListeners();
this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
this.finishRefresh();
从 onRefresh 方法点进去,找到 ServletWebServerApplicationContext 的实现方法。在这里终于看到了希望。
protected void onRefresh() {
super.onRefresh();
try {
this.createWebServer();
} catch (Throwable var2) {
throw new ApplicationContextException("Unable to start web server", var2);
}
}
从 createWebServer 方法点进去,找到从工厂类中获取 WebServer的代码。
if (webServer == null && servletContext == null) {
ServletWebServerFactory factory = this.getWebServerFactory();
// 获取 web server
this.webServer = factory.getWebServer(new ServletContextInitializer[]{this.getSelfInitializer()});
} else if (servletContext != null) {
try {
// 启动 web server
this.getSelfInitializer().onStartup(servletContext);
} catch (ServletException var4) {
throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context", var4);
}
}
从 getWebServer 方法点进去,找到 TomcatServletWebServerFactory 的实现方法,与之对应的还有 Jetty 和 Undertow。这里配置了基本的连接器、引擎、虚拟站点等配置。
public WebServer getWebServer(ServletContextInitializer... initializers) {
Tomcat tomcat = new Tomcat();
File baseDir = this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory : this.createTempDir("tomcat");
tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
Connector connector = new Connector(this.protocol);
tomcat.getService().addConnector(connector);
this.customizeConnector(connector);
tomcat.setConnector(connector);
tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
this.configureEngine(tomcat.getEngine());
Iterator var5 = this.additionalTomcatConnectors.iterator();
while(var5.hasNext()) {
Connector additionalConnector = (Connector)var5.next();
tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
}
this.prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
return this.getTomcatWebServer(tomcat);
}
服务启动后会打印日志
o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer : Tomcat initialized with port(s): 8900 (http)
o.apache.catalina.core.StandardService : Starting service [Tomcat]
org.apache.catalina.core.StandardEngine : Starting Servlet Engine: Apache Tomcat/8.5.34
o.a.catalina.core.AprLifecycleListener : The APR based Apache Tomcat Native library which allows optimal ...
o.a.c.c.C.[Tomcat].[localhost].[/] : Initializing Spring embedded WebApplicationContext
o.s.web.context.ContextLoader : Root WebApplicationContext: initialization completed in 16858 ms
END
文章到这里就结束了,实在是 hold 不住了,周末写了一整天还没有写到源码部分,只能放在下一章了。再写真的就要废了,有什么不对的地方请多多指出。最后完整版可以通过微信公众号 学英语会编程 阅读。完整版在这个基础上添加了一些单词解析,我们的口号是:英语学得好,源码看的爽。
你还记得 Tomcat 的工作原理么的更多相关文章
- Tomcat Servlet工作原理
前言 Tomcat的启动过程 Web应用初始化 创建Servlet实例 初始化Servlet 执行service方法 前言 Servlet实际上就是一个java类,只不过可以和浏览器进行一些数据的交换 ...
- 【IntelliJ IDEA】idea部署服务到Tomcat的工作原理
参考地址: https://blog.csdn.net/qq_41116058/article/details/81435084 为什么idea部署服务到tomcat时候,一定要修改Applicati ...
- Tomcat 系统架构与设计模式,第 1 部分: 工作原理(转载)
简介: 这个分为两个部分的系列文章将研究 Apache Tomcat 的系统架构以及其运用的很多经典设计模式.本文是第 1 部分,将主要从 Tomcat 如何分发请求.如何处理多用户同时请求,还有它的 ...
- Tomcat 系统架构与设计模式,第 1 部分: 工作原理
简介: 这个分为两个部分的系列文章将研究 Apache Tomcat 的系统架构以及其运用的很多经典设计模式.本文是第 1 部分,将主要从 Tomcat 如何分发请求.如何处理多用户同时请求,还有它的 ...
- tomcat 系统架构与设计模式 第一部分 系统架构工作原理 转
Tomcat 系统架构与设计模式,第 1 部分: 工作原理 许 令波, Java 开发工程师, 淘宝网 许令波,现就职于淘宝网,是一名 Java 开发工程师.对大型互联网架构设计颇感兴趣,并对一些开源 ...
- 【Tomcat】Tomcat 系统架构与设计模式,第 1 部分: 工作原理
这个分为两个部分的系列文章将研究 Apache Tomcat 的系统架构以及其运用的很多经典设计模式.本文是第 1 部分,将主要从 Tomcat 如何分发请求.如何处理多用户同时请求,还有它的多级容器 ...
- Tomcat 工作原理 1 (转)
Tomcat 系统架构与设计模式,第 1 部分: 工作原理 这个分为两个部分的系列文章将研究 Apache Tomcat 的系统架构以及其运用的很多经典设计模式.本文是第 1 部分,将主要从 Tomc ...
- Tomcat内部结构、工作原理、工作模式和运行模式
TOMCAT的内部结构 Tomcat是一个基于组件的服务器,它的构成组件都是可配置的,其中最外层的是Catalina servlet容器,其他组件按照一定的格式要求配置在这个顶层容器中.Tomcat的 ...
- Tomcat内部结构及工作原理学习
Tomcat原本是Servlet/JSP的一个调试工具,后来才发展为一个Servlet/JSP的容器. Tomcat作为Servlet容器,负责处理客户请求,把请求传送给Servlet并把结果返回给客 ...
随机推荐
- C#设计模式之13-职责链模式
职责链模式(Chain of Responsibility Pattern) 该文章的最新版本已迁移至个人博客[比特飞],单击链接 https://www.byteflying.com/archive ...
- 触发链模式之使用jdk的Observable和Observerver实现触发链模式(附JDK源码)
首先看看JDK的Observer接口 public interface Observer { void update(Observable o, Object arg); } 也就一个更新的方法,这里 ...
- golang的 strconv 包
前言 不做文字搬运工,多做思路整理 就是为了能速览标准库,只整理我自己看过的...... 注意!!!!!!!!!! 单词都是连着的,我是为了看着方便.理解方便才分开的 1.strconv 中文文档 [ ...
- 使用 .NET Core 3.x 构建RESTful Api(第三部分)
关于HTTP HEAD 和 HTTP GET: 从执行性能来说,这两种其实并没有什么区别.最大的不同就是对于HTTP HEAD 来说,Api消费者请求接口数据时,如果是通过HTTP HEAD的方式去请 ...
- Centos7重置root密码(详细版)
修改了root密码,步骤如下: 步骤一:在开机出现如下界面的时候就按“e”键 步骤二:在步骤一按下”e”键之后,出现如下界面,按 ↓键一直到底部找到“LANG=zh_CN.UTF-8”这句,在 ...
- JS精度损失toFixed
1234*0.01=12.3400000001 很明显后缀00001跟预期想要的不一致,起初面临这个问题我的处理方式是这样的: (1234*0.01).toString().substring(0,2 ...
- Nginx学习简记_part1
内容概览 nginx简介 (1)介绍nginx的应用场景和具体可以做什么事情 (2)介绍什么是反向代理 (3)介绍什么是负载均衡 (4)介绍什么是动静分离 nginx安装 (1)介绍nginx在lin ...
- linux驱动之内核多线程(三)
本文摘自 http://www.cnblogs.com/zhuyp1015/archive/2012/06/13/2548458.html 接上 一篇文章 ,这里介绍另一种线程间通信的方式:compl ...
- 【接口自动化】Python+Requests接口自动化测试框架搭建【三】
经过上两篇文章的讲解,我们已经完成接口自动化的基础框架,现在开始根据实际项目丰满起来. 在PyCharm中新建项目,项目工程结构如下: config:配置文件夹,可以将一些全局变量放于配置文件中,方便 ...
- python 基础-文件读写'r' 和 'rb'区别
原文链接: python基础-文件读写'r' 和 'rb'区别 一.Python文件读写的几种模式: r,rb,w,wb 那么在读写文件时,有无b标识的的主要区别在哪里呢? 1.文件使用方式标识 'r ...