Tomcat 系统架构与原理剖析

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Tomcat 系统架构与原理剖析

云栖号资讯小哥 2020-08-04 14:38:52 浏览632
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1. 浏览器访问服务器的流程

浏览器访问服务器使用的是Http协议,Http协议是应用层协议,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。

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2. Tomcat 系统总体架构

Tomcat是一个Http服务器(能够接受并且处理http请求,所以Tomcat是一个Http服务器)。

2.1. Tomcat 处理请求大致流程

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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。

Servlet容器有解耦的作用,避免Http服务器和业务类的直接耦合。

由于Tomcat根据Servlet规范实现了Servlet容器,同时它又具有Http服务器的功能,所以Tomcat拥有两个重要身份:

  • Servlet容器
  • Http服务器

2.2. Tomcat Servlet容器处理流程

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当用户请求某个URL资源时:

  • 1) Http服务器会把请求信息封装成Request对象,再转化成ServletRequest对象,传入Servlet容器;
  • 2) Servlet容器接收到请求后,根据URL和Servlet的映射关系(必要的配置信息),找到对应的Servlet;
  • 3) 如果Servlet还没有被加载,使用反射技术创建该Servlet,并调用Servlet的init方法来完成初始化;
  • 4) 调用Servlet的service方法处理请求,将请求处理结果封装成ServletResponse对象,返回给Http服务器;
  • 5) Http服务器将接收到的ServletResponse对象转化成Response对象,返回给客户端。

2.3. Tomcat 系统总体架构

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Tomcat设计了两个核心组件连接器(Connector)和容器(Container)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,负责网络字节流和Request/Response对象的转化;
  • 容器:负责内部处理,加载和管理Servlet,以及具体请求的处理。

3. Tomcat 连接器组件 Coyote

3.1. Coyote简介

Coyote是Tomcat连接器组件的名称,是对外的接口。客户端通过Coyote与服务端建立连接、发送请求并接受响应。

Coyote负责的是具体协议(应用层)和IO(传输层)的相关内容:

  • Coyote封装了底层的网络通信(Socket请求及响应处理)
  • Coyote使Catalina容器(容器组件)与具体的请求协议和IO操作方式完全解耦
  • Coyote将Socket输入转化封装为Request对象,进一步交给Catalina容器处理,处理完成后,Catalina容器通过Coyote提供的Response对象将结果写入输出流

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Tomcat (Coyote)支持多种应用层协议和I/O模型:

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在8.0版本之前,Tomcat默认采用的I/O模型是BIO,8.0版本之后,改为NIO。

3.2. Coyote内部组件及流程

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Coyote内部各组件的作用:

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4. Tomcat Servlet 容器 Catalina

4.1. Tomcat模块分层结构图和Catalina的地位

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

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JNDI服务,Juli提供⽇志服务。

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4.2. Servlet 容器 Catalina 的结构

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:

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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(Service),每个服务(Service)⼜可以有多个Connector和⼀个Container。

  • Catalina

负责解析Tomcat的配置文件(server.xml),以此来创建Server组件并进行管理

  • Server

负责组装并启动Servlaet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

4.3. 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

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原文发布时间:2020-08-03
本文作者:三生萬物
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