tomcat服务器启动、请求和响应

简介: tomcat服务器启动、请求和响应

Tomcat服务器启动、请求和响应


Tomcat服务器启动时序图

image.png


Tomcat中最顶层的容器叫Server,代表整个服务器,Server中包含至少一个Service,用于具体提供服务。


Service主要包含两部分:Connector和Container。Connector用于处理连接相关的事情,并提供Socket与Request、response的转换,Container用于封装和管理Servlet,以及具体处理request请求。


一个Tomcat中只有一个Server,一个Server可以包含多个Service,一个Service包含一个Container和多个Connector(因为一个服务可以有多个连接,如同时提供HTTP和HTTPS连接,也可以提供相同协议不同端口的连接)


Tomcat里的Server有org.apache.catalina.startup.Catalina来管理,Catalina是整个Tomcat管理类,它里面有三个方法:load、start、stop分别管理整个服务器的生命周期,load方法用于根据conf/server.xml文件创建Server并调用Server的init方法进行初始化,start方法用于启动服务器,stop方法用于停止服务器,start和stop方法在内部分别调用了Server的start方法和stop方法,load方法内部调用了Server的init方法,这个三个方法都会按容器的结构逐层调用相应的方法,这样整服务器就启动了。


Bootstrap的启动过程

Tomcat的入口在org.apache.catalina.startup.Bootstrap中。正常情况下启动Tomcat就是调用的Bootstrap的main方法。


main方法中:首先新建了Bootstrap,并执行init方法初始化;然后处理main方法传入的命令,如果arg参数为空,默认执行start。在init方法中初始化了ClassLoader,并用ClassLoader创建了Catalina实例,然后赋给catalinaDaemon变量,后面的执行操作有catalinaDaemon执行。


对start命令的处理调用了三个方法:setAwait(true)、load(args)和start()。


Catalina的启动过程

Catalina的启动主要调用setAwait(true)、load和start方法完成,setAwait方法用于设置Server启动完成后是否进入等待状态的标志,如果为true则进入,否则不进入;load方法用于加载配置文件,创建并初始化Server;start方法用于启动服务器。


Catalina的load方法根据conf/server.xml创建了Server对象,并赋值给server属性(具体解析操作时通过开源项目Digester完成),然后调用了server的init方法。


Server的启动过程

Server接口中提供addService(Service service)、removeService(Service service)来添加和删除Service,Server的init方法和start方法分别循环调用了每个Service的init方法和start方法来启动所有Service。


Server的默认实现是org.apache.catalina.core.StandardServer,StandardServer继承自LifecycleMBeanBase,LifecycleMBeanBase又继承LifecycleBase,init和start方法就定义在了LifecycleBase中,LifecycleBase里的init方法和start方法又调用initInternal方法和startInternal方法,这两个方法都是模板方法,由子类具体实现,所以调用StandardServer的init和start方法时会执行StandardServer自己的initInternal方法和startInternal方法,这就是Tomcat生命周期的管理方式


Service的启动过程

Service的默认实现是org.apache.catalina.core.StandardService也继承自LifecycleMBeanBase类,所有init方法和start方法最终也会调用initInternal方法和startInternal方法,


StandardService中的initInternal方法和startInternal方法主要调用container、executors、mapperListener、connectors的init方法和start方法。mapperListener是Mapper的监听器,用于监听container容器的变化,executors是用在connectors中管理线程的线程池,在server.xml配置文件中有参考用法,默认注释

<Service name="Catalina"><!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools--><!--<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"        maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>--><!-- A "Connector" represents an endpoint by which requests are received
and responses are returned. Documentation at :         Java HTTP Connector:/docs/config/http.html         Java AJP  Connector:/docs/config/ajp.html         APR (HTTP/AJP) Connector:/docs/apr.html         Define a non-SSL/TLS HTTP/1.1 Connector on port 8080--><Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"               connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443"/><!-- A "Connector" using the shared thread pool--><!--<Connector executor="tomcatThreadPool"               port="8080" protocol="HTTP/1.1"               connectionTimeout="20000"               redirectPort="8443"/>-->


maxThreads:最多同时启动150个线程池


minSpareThreads:最少要有4个可用线程


Tomcat服务器的请求和响应


Connector分析

Connector用于接收请求并将请求封装成Request和Response来具体处理,最底层是使用Socket来进行连接的,Request和Response是按照HTTP协议来封装的,所以Connector同时实现了TCP/IP协议和HTT协议,Request和Response封装完成之后交给Container进行处理,Container就是servlet的容器,Container处理完之后返回给Connector,最后Connector使用Socket将处理结果返回给客户端,这样整个请求就处理完了。


Connector的结构

Connector中具体的是用ProtocolHandler来处理请求的,不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型,比如,Http11Protocol使用的是普通的Socket来连接的,Http11NioProtocol使用的是NioProtocol来连接的。


ProtocolHandler里面有三个重要的组件:Endpoint、Processor和Adapter。Endpoint用于处理底层Socket的网络连接,Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request,Adapter用于将封装好的Request交给Container进行具体处理。也就是说Endpoint用来实现TCP/IP协议,Processor用来实现HTTP协议,Adapter将请求适配到Servlet容器进行处理,Adapter中的service方法主要实用来调用Container管道中的invoke方法来处理请求,在处理之前对Request和Response做了处理,将原来创建的org.apache.coyote包下的Request和Response封装成org.apache.catalina.connector的Request和Response,并处理完后判断是否启动Comet(长连接推模式)和是否启动了异步请求,并作出相应处理。


image.png


从Service中获取Container,接着获取获取管道,在获取管道的第一个Value,最后调用invoke方法执行请求。Service中保存的是最顶层的容器,当调用最顶层容器管道的invoke方法时,管道将逐层调用各层容器的管道中Value的invoke方法,指导最后调用Wrapper的管道中的BaseValue来处理Filter和Servlet。


Pipeline-Value管道

Pipeline-Value是责任链模式。


4个容器的BaseValue分别是StandardEngineValue、StandardHostValue、StandardContextValue和StanderdWrapperValue,整个处理流程

image.png

管道模型和普通的责任链模式区别:

每个Pipeline都有特定的Value,而且是在管道的最后一个执行,这个value叫BaseValue,BaesValue不可删除

在上层容器的管道的BaseValue中会调用下层容器的管道。


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