Tomcat整体架构分析

本篇博客主要介绍下Tomcat整体架构,以及核心组件的作用。

1. 整体架构简析

如果将Tomca他的结构高度抽象的话,那么Tomcat其实可以看成只是有连接器(Connector)和容器(Container)两个组件构成。其中Connector组件负责在服务器端处理客户端连接,包括接收客户端连接、接收客户端的消息报文以及消息报文的解析等工作,而Container组件则负责对客户端的请求进行逻辑处理,并把结果返回给客户端。Container组件其实可以再细分,分成Engine组件、Host组件、Context组件和Wrapper组件。

Tomcat整体架构分析

从Tomcat服务器配置文件server.xml的内容格式看,它所描述的Tomcat也符合上图的层级结构,以下便是server.xml简洁的配置节点,所以从server.xml文件也能看出Tomcat的大体结构:

<? xml version='1.0' encoding='utf-8'? >
<Server>
    <Listener/>
    <GlobalNamingResources>
    <Resource/>
    </GlobalNamingResources>
    <Service>
        <Executor/>
        <Connector/>
        <Engine>
            <Cluster/>
            <Realm/>
            <Host>
            <Context/>
            </Host>
        </Engine>
    </Service>
</Server>

2. Server组件

Server是最顶级的组件,它代表Tomcat的运行实例,在一个JVM中只会包含一个Server。在Server的整个生命周期中,不同阶段会有不同的事情要完成。为了方便扩展,它引入了监听器方式,所以它也包含了Listener组件。另外,为了方便在Tomcat中集成JNDI,引入了GlobalNamingResources组件。同时,还包含了Service核心组件。

<? xml version='1.0' encoding='utf-8'? >
<Server>
    <!-- 配置一个或多个Listener -->
    <Listener/>
    <!-- 配置JNDI资源 -->
    <GlobalNamingResources>
    	<Resource/>
    </GlobalNamingResources>
    <!--配置一个或多个Service-->
    <!--注意一个Tomcat实例中可以配置多个Service,这些Service通过监听不同的端口来区分-->
    <Service>
		...
    </Service>
</Server>

Server组件在Tomcat中的实现类是StandardServer,除了表示Service的一个对象数组外,主要是一些关于Tomcat的属性,比如port,address等。

3. Service组件

Service组件是连接器(Connector)和容器(Container)的组合。一个Tomcat实例中可以有多个Service组件,它们彼此独立。StandardService是Service组件的实现类。

public class StandardService extends LifecycleMBeanBase implements Service
{
    private Server server = null;
    protected Connector connectors[] = new Connector[0];
    private Engine engine =null;
    protected final Mapper mapper = new Mapper();

}

server表示其所属Server,Engine作为处理该service中Connector的容器。Mapper可以看作是映射器,要来处理请求地址到处理该请求的容器及Servlet的映射。

4. Connector组件

表示Tomcat中的连接器,其主要作用是监听并转化Socket请求,并交由Container处理。其实就是对不同协议及协议处理器进行的封装。下面是我们需要关注的几个属性域:

public class Connector extends LifecycleMBeanBase
 {
	protected Service service = null;
    protected final ProtocolHandler protocolHandler;
}

不同的协议会对应不同的Connector,目前Tomcat支持HTTP(HTTPS)和AJP两种协议的Connector。另外同一种协议的内部也会根据网络IO方式的不同分为阻塞IO和非阻塞IO。下面以HTTP协议为列子简单介绍:

Tomcat整体架构分析

  • Http11Protocol组件,是HTTP协议1.1版本的抽象,它包含接收客户端连接、接收客户端消息报文、报文解析处理、对客户端响应等整个过程。它主要包含JIoEndpoint组件和Http11Processor组件。启动时,JIoEndpoint组件内部的Acceptor组件将启动某个端口的监听,一个请求到来后将被扔进线程池Executor,线程池进行任务处理,处理过程中将通过Http11Processor组件对HTTP协议解析并传递到Engine容器继续理。
  • Mapper组件,客户端请求的路由导航组件,通过它能对一个完整的请求地址进行路由,通俗地说,就是它能通过请求地址找到对应的Servlet。
  • CoyoteAdaptor组件,一个将Connector和Container适配起来的适配器

Tomcat整体架构分析

如上图所示,在非阻塞I/O方式下,Connector的结构类似阻塞模式,Http11Protocol组件改成Http11NioProtocol组件,JIoEndpoint组件改成NioEndpoint, Http11Processor组件改成Http11NioProcessor组件,这些类似的组件的功能也都类似。唯独多了一个Poller组件,它的职责是在非阻塞I/O方式下轮询多个客户端连接,不断检测、处理各种事件,例如不断检测各个连接是否有可读,对于可读的客户端连接则尝试进行读取并解析消息报文。

5. Engine组件

Tomcat内部有4个级别的容器,分别是Engine、Host、Context和Wrapper。Engine代表全局Servlet引擎, 每个Service组件只能包含一个Engine容器组件,但Engine组件可以包含若干Host容器组件。 除了Host之外,它还包含如下组件。

  • Listener组件:可以在Tomcat生命周期中完成某些Engine容器相关工作的监听器。
  • AccessLog组件:客户端的访问日志,所有客户端访问都会被记录。
  • Cluster组件:它提供集群功能,可以将Engine容器需要共享的数据同步到集群中的其他Tomcat实例上。
  • Pipeline组件:Engine容器对请求进行处理的管道。
  • Realm组件:提供了Engine容器级别的用户-密码-权限的数据对象,

6. Host组件

Tomcat中Host组件代表虚拟主机,这些虚拟主机可以存放若干Web应用的抽象(Context容器)。除了Context组件之外,它还包含如下组件。

  • Listener组件:可以在Tomcat生命周期中完成某些Host容器相关工作的监听器。

  • AccessLog组件:客户端的访问日志,对该虚拟主机上所有Web应用的访问都会被记录。

  • Cluster组件:它提供集群功能,可以将Host容器需要共享的数据同步到集群中的其他Tomcat实例 上。

  • Pipeline组件:Host容器对请求进行处理的管道。

  • Realm组件:提供了Host容器级别的用户-密码-权限的数据对象,配合资源认证模块使用。

7. Context组件

Context组件是Web应用的抽象,我们开发的Web应用部署到Tomcat后运行时就会转化成Context对象。它包含了各种静态资源、若干Servlet(Wrapper容器)以及各种其他动态资源。它主要包括如下组件。

  • Listener组件:可以在Tomcat生命周期中完成某些Context容器相关工作的监听器。
  • AccessLog组件:客户端的访问日志,对该Web应用的访问都会被记录。
  • Pipeline组件:Context容器对请求进行处理的管道。
  • Realm组件:提供了Context容器级别的用户-密码-权限的数据对象,配合资源认证模块使用。
  • Loader组件:Web应用加载器,用于加载Web应用的资源,它要保证不同Web应用之间的资源隔离
  • Manager组件:会话管理器,用于管理对应Web容器的会话,包括维护会话的生成、更新和销毁。
  • NamingResource组件:命名资源,它负责将Tomcat配置文件的server.xml和Web应用的context.xml资源和属性映射到内存中。
  • Mapper组件:Servlet映射器,它属于Context内部的路由映射器,只负责该Context容器的路由导航.
  • Wrapper组件:Context的子容器。

8. Wrapper组件

Wrapper容器是Tomcat中4个级别的容器中最小的,与之相对应的是Servlet,一个Wrapper对应一个Servlet。它包含如下组件。

  • Servlet组件:Servlet即Web应用开发常用的Servlet,我们会在Servlet中编写好请求的逻辑处理。
  • ServletPool组件:Servlet对象池,当Web应用的Servlet实现了SingleThreadModel接口时则会在Wrapper中产生一个Servlet对象池。线程执行时,需先从对象池中获取到一个Servlet对象,ServletPool组件能保证Servlet对象的线程安全
  • Pipeline组件:Wrapper容器对请求进行处理的管道。

原文 

http://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/13221789.html

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