Tomcat 系统架构与原理剖析

浏览器访问服务器的流程

http 请求的处理过程

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注意:浏览器访问服务器使用的是Http协议,Http是应用层协议,用于定义数据通信的格式,具体的数据传输使用的是TCP/IP协议

Tomcat 系统总体架构

Tomcat 请求处理大致过程

Tomcat是一个Http服务器(能够接收并且处理http请求,所以tomcat是一个http服务器)
我们使用浏览器向某一个网站发起请求,发出的是Http请求,那么在远程,Http服务器接收到这个请求之后,会调用具体的程序(Java类)进行处理,往往不同的请求由不同的java类完成处理。


HTTP服务器接收到请求之后把请求交给Servlet容器来处理,Servlet容器通过Servlet接口调用业务类。Servlet接口和Servlet容器这一整套内容叫作Servlet规范。

注意∶Tomcat既按照Servlet规范的要求去实现了Servlet容器,同时它也具有HTTP服务器的功能。

  • Tomcat的两个重要身份
    1)http服务器
    2)Tomcat是一个Servlet容器
Tomcat Servlet容器处理流程

当用户请求某个URL资源时
1)HTTP服务器会把请求信息使用ServletRequest对象封装起来
2)进一步去调用Servlet容器中某个具体的Servlet
3)在2)中,Servlet容器拿到请求后,根据URL和Servlet的映射关系,找到相应的Servlet
4)如果Servlet还没有被加载,就用反射机制创建这个Servlet,并调用Servlet的init方法来完成初始化
5)接着调用这个具体Servlet的service方法来处理请求,请求处理结果使用ServletResponse对象封装
6)把ServletResponse对象返回给HTTP服务器,HTTP服务器会把响应发送给客户端



Tomcat 系统总体架构

通过上面的讲解,我们发现tomcat有两个非常重要的功能需要完成
1)和客户端浏览器进行交互,进行socket通信,将字节流和Request/Response等对象进行转换
2)Servlet容器处理业务逻辑


Tomcat 设计了两个核心组件连接器(Connector)和容器(Ccontainer)来完成 Tomcat的两大核心功能。
连接器,负责对外交流∶处理Socket连接,负责网络字节流与Request和Response对象的转化;
容器,负责内部处理∶加载和管理Servlet,以及具体处理Request请求;

Tomcat 连接器组件 Coyote

Coyote 简介

Coyote是Tomcat中连接器的组件名称,是对外的接口。客户端通过Coyote与服务器建立连接、发送请求并接受响应。
(1)Coyote 封装了底层的网络通信(Socket 请求及响应处理)
(2)Coyote使Catalina 容器(容器组件)与具体的请求协议及IO操作方式完全解耦(3)Coyote将Socket输入转换封装为 Request对象,进一步封装后交由Catalina 容器进行处理,处理请求完成后,Catalina 通过Coyote提供的Response 对象将结果写入输出流(4)Coyote负责的是具体协议(应用层)和IO(传输层)相关内容


  • Tomcat Coyote支持的 IO模型与协议
    Tomcat支持多种应用层协议和I/O模型,如下∶


    在8.0之前,Tomcat 默认采用的I/O方式为BIO,之后改为NIO。无论NIO、NIO2还是APR,在性能方面均优于以往的BIO。如果采用APR,甚至可以达到Apache HTTP Server的影响性能。
Coyote 的内部组件及流程

  • Coyote 组件及作用


Tomcat Servlet 容器 Catalina

Tomcat 模块分层结构图及Catalina位置

Tomcat是一个由一系列可配置(conf/server.xml)的组件构成的Web容器,而Catalina是Tomcat的servlet容器。

从另一个角度来说,Tomcat本质上就是一款 Servlet 容器,因为Catalina才是Tomcat的核心,其他模块都是为Catalina 提供支撑的。比如∶通过Coyote模块提供链接通信,Jasper模块提供JSP引擎,Naming 提供JNDl 服务,Juli 提供日志服务。

Servlet 容器 Catalina 的结构

Tomcat(我们往往有一个认识,Tomcat就是一个Catalina的实例,因为Catalina是Tomcat的核心)

Tomcat/Catalina实例


其实,可以认为整个Tomcat就是一个Catalina实例,Tomcat启动的时候会初始化这个实例,Catalina 实例通过加载server.xml完成其他实例的创建,创建并管理一个Server,Server创建并管理多个服务,每个服务又可以有多个Connector和一个Container。

  • 一个Catalina实例(容器)

    • 一个Server实例(容器)
      • 多个Service实例(容器)
        • 每一个Service实例下可以有多个Connector实例和一个Container实例
  • Catalina
    负责解析Tomcat的配置文件(server.xml),以此来创建服务器Server组件并进行管理

  • Server
    服务器表示整个Catalina Servlet容器以及其它组件,负责组装并启动Servlet引擎,Tomcat连接器。Server通过实现Lifecycle接口,提供了一种优雅的启动和关闭整个系统的方式

  • Service
    服务是Server内部的组件,一个Server包含多个Service。它将若干个Connector组件绑定到一个Container

  • Container
    容器,负责处理用户的servlet请求,并返回对象给web用户的模块

Container 组件的具体结构

Container组件下有几种具体的组件,分别是Engine、Host、Context和Wrapper。这4种组件(容器)是父子关系。Tomcat通过一种分层的架构,使得Servlet容器具有很好的灵活性。

  • Engine
    表示整个Catalina的Servlet引擎,用来管理多个虚拟站点,一个Service最多只能有一个Engine,但是一个引擎可包含多个Host
  • Host
    代表一个虚拟主机,或者说一个站点,可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址,而一个虚拟主机下可包含多个Context
  • Context
    表示一个Web应用程序,一个Web应用可包含多个Wrapper
  • Wrapper
    表示一个Servlet,Wrapper 作为容器中的最底层,不能包含子容器

上述组件的配置其实就体现在conf/server.xml中。

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