[应用服务器]掌握Tomcat应用服务器只需一分钟

No.1 搭建环境

1.1、下载tomcat源码

进入tomcat官网：https://tomcat.apache.org/ 下载对应版本的源码

1.2、导入Eclipse

• 新建一个 Java 项目
• 将Tomcat源码包中的java目录下的文件拷贝到src目录
• 导入外部依赖包

ant.jar 
ecj-4.4.jar 
jaxrpc.jar 
wsdl4j-1.5.2.jar 

No.2 Tomcat顶层结构

上图大概展示了tomcat的结构，主要包括如下几个模块：

• Server：

服务器的意思，代表整个tomcat服务器，一个tomcat只有一个Server;

• Service：

Server中的一个逻辑功能层，一个Server可以包含多个Service;

• Connector：

称作连接器，是Service的核心组件之一，一个Service可以有多个Connector，主要是连接客户端请求;

• Container：

Service的另一个核心组件，按照层级有Engine，Host，Context，Wrapper四种，一个Service只有一个Engine，其主要作用是执行业务逻辑;

• Jasper：

JSP引擎;

• Session：

会话管理;

No.3 Server

Server是Tomcat最顶层的容器，代表着整个服务器，即一个Tomcat只有一个Server，Server中包含至少一个Service组件，用于提供具体服务。

这个在配置文件中也得到很好的体现(port=”8005” shutdown=”SHUTDOWN”是在8005端口监听到”SHUTDOWN”命令，服务器就会停止)。

tomcat中定义了一个Server接口，其声明如下：

public interface Server extends Lifecycle { 

它继承了Lifecycle接口，这样当调用start()和stop()方法时，所有已定义的Services也会启动或停止。

• 它的标准实现是：org.apache.catalina.core.StandardServer 类。
• Server元素表示整个Catalina servlet容器。
• 它的属性代表整个servlet容器的特征。
• 服务器可能包含一个或多个服务，以及顶级命名资源集。
• 它的具体实现应该在其构造函数中使用ServerFactory类注册(singleton)实例。

No.4 Service

前面我们讲过，一个Server至少包含一个Service组件来提供具体的服务。

那Service的基本功能大致是接收客户端的请求，然后解析请求，完成相应的业务逻辑，然后把处理后的结果返回给客户端。

一般会提供两个节本方法，一个start打开服务Socket连接，监听服务端口，一个stop停止服务释放网络资源。

tomcat中定义一个Service接口，其声明如下：

public interface Service extends Lifecycle { 

• 一个Service是一组包含一个或多个Connectors，这些Connectors共享一个Container来处理请求。
• Connector负责处理请求监听，Container负责处理请求处理
• 从conf/server.xml文件的配置可以知道，Service相当于Connector和Engine组件的包装器，将一个或者多个Connector和一个Engine建立关联关系。在默认的配置文件中，定义了一个叫Catalina 的服务，它将HTTP/1.1和AJP/1.3这两个Connector与一个名为Catalina 的Engine关联起来。

一个Server可以包含多个Service(它们相互独立，只是公用一个JVM及类库)，一个Service负责维护多个Connector和一个Container。

No.5 Connector

Connector是连接器，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。

server.xml默认配置了两个Connector：

• 监听端口8080,这个端口值可以修改，connectionTimeout定义了连接超时时间，单位是毫秒，redirectPort 定义了ssl的重定向接口，根据上述配置，Connector会将ssl请求转发到8443端口。

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443"/> 

• 监听端口8009，AJP表示Apache Jserv Protocol，它将处理Tomcat和Apache http服务器之间的交互，此连接器用于处理我们将Tomcat和Apache http服务器结合使用的情况，如在同一台物理Server上部署一个Apache http服务器和多台Tomcat服务器，通过Apache服务器来处理静态资源以及负载均衡时，针对不同的Tomcat实例需要AJP监听不同的端口。

<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 

Connector在tomcat中的设计大致如下：

• Connector使用ProtocolHandler来处理请求的，不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型
• ProtocolHandler由包含了三个部件：Endpoint、Processor、Adapter

Endpoint由于是处理底层的Socket网络连接，因此Endpoint是用来实现TCP/IP协议的

Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request，Processor用来实现HTTP协议的

Adapter充当适配器，用于将Request转换为ServletRequest交给Container进行具体的处理

No.6 Container

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，4个子容器的作用分别是：

• Engine：

引擎，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine;

• 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;

• 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;

• Wrapper：

每一Wrapper封装着一个Servlet;

No.7 tomcat启动流程

tomcat的启动流程很标准化，入口是BootStrap，统一按照生命周期管理接口Lifecycle的定义进行启动。

首先，调用init()方法逐级初始化，接着调用start()方法进行启动，同时，每次调用伴随着生命周期状态变更事件的触发。

• org.apache.catalina.startup.Bootstrap的程序入口main方法，具体实现如下：

public static void main(String args[]) { 
 
        if (daemon == null) { 
            // Don't set daemon until init() has completed 
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); 
            try { 
                bootstrap.init(); 
            } catch (Throwable t) { 
                handleThrowable(t); 
                t.printStackTrace(); 
                return; 
            } 
            daemon = bootstrap; 
        } else { 
            // When running as a service the call to stop will be on a new 
            // thread so make sure the correct class loader is used to prevent 
            // a range of class not found exceptions. 
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader); 
        } 
 
        try { 
            String command = "start"; 
            if (args.length > 0) { 
                command = args[args.length - 1]; 
            } 
 
            if (command.equals("startd")) { 
                args[args.length - 1] = "start"; 
                daemon.load(args); 
                daemon.start(); 
            } else if (command.equals("stopd")) { 
                args[args.length - 1] = "stop"; 
                daemon.stop(); 
            } else if (command.equals("start")) { 
                daemon.setAwait(true); 
                daemon.load(args); 
                daemon.start(); 
            } else if (command.equals("stop")) { 
                daemon.stopServer(args); 
            } else if (command.equals("configtest")) { 
                daemon.load(args); 
                if (null==daemon.getServer()) { 
                    System.exit(1); 
                } 
                System.exit(0); 
            } else { 
                log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist."); 
            } 
        } catch (Throwable t) { 
            // Unwrap the Exception for clearer error reporting 
            if (t instanceof InvocationTargetException && 
                    t.getCause() != null) { 
                t = t.getCause(); 
            } 
            handleThrowable(t); 
            t.printStackTrace(); 
            System.exit(1); 
        } 
 
} 

• org.apache.catalina.startup.Bootstrap的初始化方法，具体实现如下：

public void init() throws Exception  { 
        // 1、设置catalina.home的配置：将catalina.home系统属性设置为当前工作目录（如果尚未设置）。 
        setCatalinaHome(); 
    // 2、设置catalina.base的配置：如果没有设置的话，将当前的工作目录为了catalina.base的设置 
        setCatalinaBase(); 
    // 3、初始化类加载器：commonLoader、catalinaLoader、sharedLoader 
        initClassLoaders(); 
 
        Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader); 
 
        SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader); 
 
        // 加载我们的启动类并调用其process（）方法 
        if (log.isDebugEnabled()) 
            log.debug("Loading startup class"); 
    //4、加载启动类 
        Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina"); 
        //5、实例化启动类 
    Object startupInstance = startupClass.newInstance(); 
 
        if (log.isDebugEnabled()) 
            log.debug("Setting startup class properties"); 
 
    //6、设置方法参数 
    String methodName = "setParentClassLoader"; 
        Class<?> paramTypes[] = new Class[1]; 
        paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader"); 
        Object paramValues[] = new Object[1]; 
        paramValues[0] = sharedLoader; 
        Method method = startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes); 
    // 7、调用启动类的setParentClassLoader方法设置共享扩展类加载器 
        method.invoke(startupInstance, paramValues); 
 
        catalinaDaemon = startupInstance; 
 
} 

• org.apache.catalina.startup.Bootstrap的start()方法，具体实现如下：

/** 
* Start the Catalina daemon. 
*/ 
public void start() throws Exception { 
    // 如果启动类为实例化，则调用init()方法 
    if( catalinaDaemon==null ) init(); 
 
    //获取启动类的start方法 
    Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null); 
    //调用启动类的start方法，即调用org.apache.catalina.startup.Catalina的start()方法 
    method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null); 
 
} 

具体时序图如下：

总结

整个Tomcat从代码的角度来看，就是这样的：