Tomcat系统架构

Tomcat 非常的模块化，只要找到最核心的模块，问题游刃而解，了解整体架构对深入了解 Tomcat 至关重要！

顶层架构

先上一张 Tomcat 的顶层结构图（图A），如下：

Tomcat 中最顶层的容器是 Server，一个 Server 可以包含至少一个 Service，用于具体提供服务。

Service 包含两个部分：Connector 和 Container。从上图中可以看出 Tomcat 的心脏就是这两个组件，他们的作用如下：

1、Connector 用于处理连接相关的事情，并提供 Socket 与 Request 和 Response 相关的转化; 

2、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，但是可以有多个 Connectors，这是因为一个服务可以有多个连接，如同时提供 Http 和 Https 链接，也可以提供向相同协议不同端口的连接,示意图如下（Engine、Host、Context下边会说到）：

多个 Connector 和一个 Container 就形成了一个 Service，但是 Service 还要一个生存的环境 Server ！所以整个 Tomcat 的生命周期由 Server 控制。另外，上述的包含关系或者说是父子关系，都可以在 tomcat 的 conf 目录下的server.xml配置文件中看出（Tomcat 版本为8.0）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener"/>
  <Listener SSLEngine="on" className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener"/>
  <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener"/>
  <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener"/>
  <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener"/>

  <GlobalNamingResources>
    <Resource auth="Container" description="User database that can be updated and saved" factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory" name="UserDatabase" pathname="conf/tomcat-users.xml" type="org.apache.catalina.UserDatabase"/>
  </GlobalNamingResources>

  <Service name="Catalina">
    <Connector connectionTimeout="20000" port="8080" protocol="HTTP/1.1" redirectPort="8443"/>
    <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443"/>

    <Engine defaultHost="localhost" name="Catalina">
      <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
        <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm" resourceName="UserDatabase"/>
      </Realm>

      <Host appBase="webapps" autoDeploy="true" name="localhost" unpackWARs="true">
        <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs" pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"/>
        <Context docBase="E:\apache-tomcat-8.0.53\wtpwebapps\example" path="/example" reloadable="true" source="org.eclipse.jst.jee.server:example"/>
      </Host>
      
    </Engine>
  </Service>
</Server>

这张结构图也能更清楚的理解：

Server 标签设置的端口号为 8005，shutdown=”SHUTDOWN” ，表示在8005端口监听“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就会关闭 Tomcat。

Tomcat Server处理一个HTTP请求的过程

详细过程

1、用户点击网页内容，请求被发送到本机端口8080，被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得。
2、Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待Engine的回应。
3、Engine获得请求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host。
4、Engine匹配到名为localhost的Host（即使匹配不到也把请求交给该Host处理，因为该Host被定义为该Engine的默认主机），名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有的Context。Host匹配到路径为/test的Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为“ ”的Context去处理）。
5、path=“/test”的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL PATTERN为*.jsp的Servlet,对应于JspServlet类。
6、构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet（）或doPost（）.执行业务逻辑、数据存储等程序。
7、Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host。
8、Host把HttpServletResponse对象返回给Engine。
9、Engine把HttpServletResponse对象返回Connector。
10、Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

Connector和Container的微妙关系

一个请求发送到 Tomcat 之后，首先经过 Service 然后会交给Connector，并将请求封装为 Request 和 Response 来具体处理，封装之后再交由 Container 处理，然后再返回给 Connector，最后在由通过Socket 将处理结果返回客户端，请求处理结束！

Connector 最底层使用的是 Socket 来进行连接的，Request 和 Response是按照 HTTP 协议来封装的，所以 Connector 同时需要实现TCP/IP 协议和 HTTP 协议！Tomcat 处理请求，那么肯定需要先接收到这个请求，接收请求这个东西我们首先就需要看一下 Connector！

Connector架构分析

Connector 用于接受请求并将请求封装成 Request 和 Response，然后交给 Container 进行处理，Container 处理完之后在交给 Connector 返回给客户端。

因此，我们可以把 Connector 分为四个方面进行理解：

（1）Connector如何接受请求的？ 

（2）如何将请求封装成Request和Response的？ 

（3）封装完之后的Request和Response如何交给Container进行处理的？ 

（4）Container处理完之后如何交给Connector并返回给客户端的？

首先看一下 Connector 的结构图（图B），如下所示：

Connector就是使用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Socket来连接的，Http11NioProtocol 使用的是 NioSocket 来连接的。
#Container架构分析
Container 用于封装和管理 Servlet，以及具体处理 Request 请求，在Container 内部包含了4个子容器，结构图如下（图C）：

4个子容器的作用分别是：

（1）Engine：引擎，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine； 

（2）Host：代表一个站点，也可以叫虚拟主机，通过配置Host就可以添加站点； 

（3）Context：代表一个应用程序，对应着平时开发的一套程序，或者一个WEB-INF目录以及下面的web.xml文件； 

（4）Wrapper：每一Wrapper封装着一个Servlet；

下面找一个 Tomcat 的文件目录对照一下，如下图所示：

Context 和 Host 的区别是 Context 表示一个应用，我们的 Tomcat 中默认的配置下 webapps 下的每一个文件夹目录都是一个 Context，其中 ROOT 目录中存放着主应用，其他目录存放着子应用，而整个webapps就是一个 Host 站点。我们访问应用 Context 的时候，如果是 ROOT 下的则直接使用域名就可以访问。

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转载自 《让面试官颤抖的Tomcat系统架构！》