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

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。

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

管道模型和普通的责任链模式区别：

1. 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
2. 在上层容器的管道的BaseValue中会调用下层容器的管道。