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前言

刚入手JavaWeb项目时，还是通过手动配置Tomcat来部署项目，除此之外，还需要理清各个Jar包之间的关系，稍有不慎就会出现Jar包丢失或者应用版本冲突导致的服务启动异常，表示深爱并痛苦着…。但是当入手Springboot之后，就再也没有去关注这些令人头大细节了，使得有更多的精力投入到业务逻辑的中去。

可是就像Springboot一样，我们必须了解其中的工作原理、架构原理以及请求过程，这样在对项目进行优化时，我们能很快找到突破点。同时对于面试官来说，这些都是考点噢！！！！

那通过对Tomcat分析，具体有什么好处呢？

• 面试这关不用说吧？面试官题库满满的…

• 通过对Tomcat的结构和功能的理解和掌握，可以顺利排除Tomcat及应用程序出现的错误和异常。

• 可以优化其性能，甚至能扩展Tomcat的功能

• 通过对Tomcat源码的分析，学习一些好的编程习惯，学习一些解决问题的方法。

• 了解Tomcat的设计模式。

Tomcat 简介

Tomcat

Tomcat 服务器是一个开源的轻量级Web应用服务器，在中小型系统和并发量小的场合下被普遍使用，是开发和调试Servlet、JSP 程序的首选。虽然Tomcat 部分是Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行Tomcat 时，它实际上作为一个与Apache 独立的进程单独运行的。

Tomcat的目录结构

Tomcat 特点

• 部署简单：只需将你的 WAR 放到 Tomcat 的 Webapp 目录下， Tomcat 会自动检测到这个文件， 并将其解压。
• 安全管理：通过 Realm 可以方便地对访问某个应用的客户进行验证。
• 易操作：基于 Tomcat 的开发其实主要是 JSP 和 Servlet 的开发，开发 JSP 和 Servlet 非常简单。
  
• 集成方便：Tomcat 也可以与其他一些软件集成起来实现更多的功能。

Tomcat 架构原理

Tomcat 结构图

Tomcat 组件

• Server 服务器
  指的就是整个Tomcat 服务器，包含多组服务。负责管理和启动各个Service，同时监听 8005 端口发过来的shutdown命令，用于关闭整个容器

• Service 服务
  Tomcat封装的、对外提供完整的、基于组件的 Web服务，包含Connector、Container 两个核心组件，以及多个功能组件。各个 Service 之间是独立的，但是共享同一JVM的资源

• Connector 连接器
  Tomcat与外部世界的连接器，监听固定端口接收外部请求，传递给Container，并将Container 处理的结果返回给外部
  
  其实，Connecter组件通过对某个指定的端口进行侦听客户请求，接收浏览器的发过来的 TCP 连接请求，并创建一个Request和Response对象，用于和客户端交换数据，然后会产生一个线程来处理这个请求，并把产生的Request 和Response对象传给处理Engine(Container中的一部分)，从Engine出获得响应并返回客户。

Connector 类别

1. 侦听来自Browser的HTTP请求：HTTP/1.1 Connector在端口8080处侦听来自客户Browser的HTTP请求

2. 侦听来自其他的WebServer请求：AJP/1.3 Connector在端口8009处侦听其他Web Server（其他的HTTP服务器）的Servlet/JSP请求

• Container 容器
  
  Container其实是容器的父接口，该容器使用了责任链设计模式来进行设计，Container由Engine、Host、Context、Wrapper四个容器组件组成。而这四个组件之间是负责关系，或者说包含关系。一般一个Servlet class将会对应一个Wrapper，如果有多个Servlet，则定义多个Wrapper。如果有多个Wrapper，那就就需要定义一个更高的Container，如Context，而Context还可以定义在父容器Host中。虽然Host不是必须的，但是要运行war程序，就必须要Host，因为war包中必有web.xml文件，这个文件的解析就需要Host了，如果要有多个Host就要定义一个Top容器Engine了。而Engine没有父容器，一个 Engine 就代表一个完整的Servlet引擎。

• Engine 容器
  Engine 容器比较简单，它只定义了一些基本的关联关系

• Host 容器
  Host是Engine的子容器，一个Host在Engine中代表一个虚拟主机，这个虚拟主机的作用就是运行多个应用，它负责安装和展开这些应用，并且标识这个应用以便能够区分它们。它的子容器通常是 Context，它除了关联子容器外，还有就是保存一个主机应该有的信息。

• Context 容器
  Context代表Servlet的Context，它具备了Servlet运行的基本环境，理论上只要有Context就能运行Servlet了。简单的Tomcat是可以没有Engine和Host的。Context最重要的功能就是管理它里面的Servlet实例，Servlet实例在Context中是以Wrapper出现的，还有一点就是 Context 如何才能找到正确的 Servlet 来执行它呢？Tomcat5 以前是通过一个 Mapper 类来管理的，Tomcat5 以后这个功能被移到了 request 中，在前面的时序图中就可以发现获取子容器都是通过 request 来分配的。

• Wrapper 容器
  Wrapper 代表一个 Servlet，它负责管理一个 Servlet，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器，它没有子容器了，所以调用它的 addChild 将会报错。
  Wrapper 的实现类是 StandardWrapper，StandardWrapper 还实现了拥有一个Servlet初始化信息的ServletConfig，由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。
  

• Jasper
  Tomcat 的 Jsp 解析引擎，用于将 Jsp 转换成 Java 文件，并编译成 class 文件。

• Naming
  命名服务，JNDI， Java 命名和目录接口，是一组在 Java 应用中访问命名和目录服务的 API。命名服务将名称和对象联系起来，使得我们可以用名称访问对象，目录服务也是一种命名服务，对象不但有名称，还有属性。Tomcat 中可以使用 JNDI 定义数据源、配置信息，用于开发 与部署的分离。

• Session
  负责管理和创建 session，以及 Session 的持久化(可自定义)，支持 session 的集群。

• Loging
  封装了 Java ClassLoader，用于 Container 加载类文件

• Realm
  是Tomcat中为web应用程序提供访问认证和角色管理的机制

• JMX
  Java SE 中定义技术规范，是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架，通过 JMX 可以远程监控 Tomcat 的运行状态
  

Tomcat 连接器&容器核心框架

• Tomcat 连接器框架——Coyote
• Tomcat 容器框架——Catalina

Tomcat的核心类图

Tomcat 请求流程

Tomcat 处理一次HTTP请求的过程说明

• 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。

• Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待Engine的回应。

• Engine获得请求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host。

• 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）。

• 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。

• 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。

• Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host。

• Host把HttpServletResponse对象返回给Engine。

• Engine把HttpServletResponse对象返回Connector。

• Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

Tomcat HTTP请求流程

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