【大厂每日面试】Tomcat的连接器是如何设计的？(1)

连接器与容器之间通过标准的ServletRequest和ServletResponse通信。

连接器

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连接器对Servlet容器屏蔽了协议及I/O模型的区别，处理Socket通信和应用层协议的解析，得到Servlet请求。

所以无论是HTTP、AJP，在容器中获取到的都是一个标准的ServletRequest对象。

连接器的详细功能：

• 监听网络端口

• 接受网络连接请求

• 读取网络请求字节流

• 根据具体应用层协议（HTTP/AJP）解析字节流，生成统一的Tomcat Request对象

• 将Tomcat Request对象转成标准的ServletRequest

• 调用Servlet容器，得到ServletResponse

• 将ServletResponse转成Tomcat Response对象

• 将Tomcat Response转成网络字节流

• 将响应字节流写回给浏览器。

提完了需求，就需要考虑它应该有哪些子模块呢？

优秀的模块化设计应该考虑高内聚、低耦合。通过分析连接器的功能，发现连接器需要完成如下高内聚的功能：

• 网络通信

• 应用层协议解析

• Tomcat Request/Response与ServletRequest/ServletResponse的转化

因此Tomcat的设计者设计了3个组件来实现这3个功能：Endpoint、Processor和Adapter。

组件之间通过抽象接口交互。这样做还有一个好处是封装变化。这是面向对象设计的精髓，将系统中经常变化的部分和稳定的部分隔离，有助于增加复用性，并降低系统耦合度。

不管网络通信I/O模型、应用层协议、浏览器端发送的请求信息如何变化，但整体处理逻辑不变：

• Endpoint

提供字节流给Processor

• Processor

提供Tomcat Request对象给Adapter

• Adapter

提供ServletRequest对象给容器

如果要支持新的I/O方案、新的应用层协议，只需要实现相关具体子类，上层通用的处理逻辑不会变。

由于I/O模型和应用层协议可自由组合，比如NIO + HTTP或者NIO.2 + AJP。Tomcat的设计者将网络通信和应用层协议解析放在一起考虑，设计ProtocolHandler接口，封装这两种变化点。各种协议和通信模型的组合有相应的具体实现类。

比如：Http11NioProtocol和AjpNioProtocol

除了这些变化点，系统也存在一些相对稳定部分，因此Tomcat设计了一系列抽象基类来封装这些稳定部分，抽象基类AbstractProtocol实现了ProtocolHandler接口。每一种应用层协议有自己的抽象基类，比如AbstractAjpProtocol和AbstractHttp11Protocol，具体协议的实现类扩展了协议层抽象基类。

这样设计是为尽量将稳定的部分放到抽象基类，同时每一种I/O模型和协议的组合都有相应的具体实现类，我们在使用时可以自由选择。

连接器模块的核心组件：

• Endpoint

• Processor

• Adapter

Endpoint和Processor放在一起抽象成了ProtocolHandler组件

顶层组件

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ProtocolHandler组件

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连接器用ProtocolHandler处理网络连接、应用层协议，包含如下重要部件

Endpoint

通信端点，即通信监听的接口，是具体的Socket接收和发送处理器，是对传输层的抽象，因此Endpoint用来实现TCP/IP协议。

Endpoint是一个接口，对应的抽象实现类是AbstractEndpoint，而AbstractEndpoint的具体子类，比如在NioEndpoint和Nio2Endpoint中，有两个重要的子组件：Acceptor和SocketProcessor。

Acceptor

用于监听Socket连接请求。SocketProcessor用于处理接收到的Socket请求，它实现Runnable接口，在run方法里调用协议处理组件Processor进行处理。

为了提高处理能力，SocketProcessor被提交到线程池来执行。而这个线程池叫作执行器（Executor)。

Processor

Processor用来实现应用层的HTTP协议，接收来自Endpoint的Socket，读取字节流解析成Tomcat Request和Response对象，并通过Adapter将其提交到容器处理。

Processor是一个接口，定义了请求的处理等方法。它的抽象实现类AbstractProcessor对一些协议共有的属性进行封装，没有对方法进行实现。具体的实现有AjpProcessor、Http11Processor等，这些具体实现类实现了特定协议的解析方法和请求处理方式。

连接器的组件图：

Endpoint接收到Socket连接后，生成一个SocketProcessor任务提交到线程池处理，SocketProcessor的run方法会调用Processor组件去解析应用层协议，Processor通过解析生成Request对象后，会调用Adapter的Service方法。

一个连接器对应一个监听端口，比如一扇门，一个web应用是一个业务部门，进了这个门后你可以到各个业务部门去办事。

Tomcat配置的并发数是endpoint里那个线程池。

Adapter

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由于协议不同，客户端发过来的请求信息也不尽相同，Tomcat定义了自己的Request类来“存放”这些请求信息。

ProtocolHandler接口负责解析请求并生成Tomcat Request类，但这个Request对象不是标准ServletRequest，不能用Tomcat Request作为参数调用容器。

于是Tomcat引入CoyoteAdapter，连接器调用CoyoteAdapter的sevice方法，传入Tomcat Request对象，CoyoteAdapter负责将Tomcat Request转成ServletRequest，再调用容器的service方法。

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