Tomcat启动流程分析

通过前面的学习，相信已经对Tomcat这个容器已经有了自己的一些认知，接下来的话我们将会一起来进行探讨Tomcat的架构设计和目录解析。

一、Tomcat目录解析

• /bin 启动、关闭和其他脚本
• /conf 配置文件和相关DTD。比较重要的是server.xml，这里面书写了tomcat的相关配置，可以配置最大线程数，连接器的类型等等。
• /logs 默认的配置文件存放的地址
• /webapps 这是网络应用程序所在的位置

二、名词解释

2.1 Server

在 Tomcat 的世界里，服务器代表了整个容器。Tomcat 提供了服务器接口的默认实现，用户很少对其进行自定义。Server元素代表整个 Catalina servlet 容器。因此，它必须是配置文件中的单个最外层元素conf/server.xml。它的属性代表了servlet容器整体的特征。

public interface Server extends Lifecycle {

    public NamingResourcesImpl getGlobalNamingResources();

    public void setGlobalNamingResources
        (NamingResourcesImpl globalNamingResources);

    public javax.naming.Context getGlobalNamingContext();

    public int getPort();
    
    public void setPort(int port);
    
    public int getPortOffset();

    public void setPortOffset(int portOffset);

    public int getPortWithOffset();

    public String getAddress();

    public void setAddress(String address);

    public String getShutdown();

    public void setShutdown(String shutdown);

    public ClassLoader getParentClassLoader();

    public void setParentClassLoader(ClassLoader parent);

    public Catalina getCatalina();

    public void setCatalina(Catalina catalina);

    public File getCatalinaBase();

    public void setCatalinaBase(File catalinaBase);
    
    public File getCatalinaHome();

    public void setCatalinaHome(File catalinaHome);

    public int getUtilityThreads();

    public void setUtilityThreads(int utilityThreads);

    public void addService(Service service);

    public void await();

    public Service findService(String name);

    public Service[] findServices();

    public void removeService(Service service);

    public Object getNamingToken();

    public ScheduledExecutorService getUtilityExecutor();
}

2.2 Service

服务是一种中间组件，位于服务器内部，并将一个或多个连接器绑定到一个引擎。Service 元素很少由用户自定义，它的默认实现已经很丰富了。Service元素表示一个或多个连接器组件的组合，这些连接器组件共享单个 引擎组件来处理传入请求。一个或多个Service元素可以嵌套在Server元素内。唯一可以嵌套在Service 元素内的组件是一个或多个Connector元素，后跟一个Engine元素。

public interface Service extends Lifecycle {

    public Engine getContainer();

    public void setContainer(Engine engine);

    public String getName();

    public void setName(String name);

    public Server getServer();

    public void setServer(Server server);

    public ClassLoader getParentClassLoader();

    public void setParentClassLoader(ClassLoader parent);

    public String getDomain();

    public void addConnector(Connector connector);

    public Connector[] findConnectors();
    
    public void removeConnector(Connector connector);

    public void addExecutor(Executor ex);

    public Executor[] findExecutors();

    public Executor getExecutor(String name);

    public void removeExecutor(Executor ex);

    Mapper getMapper();
}

2.3 Engine

引擎 代表特定服务的请求处理管道。由于服务可能有多个连接器，引擎接收并处理来自这些连接器的所有请求，将响应返回到适当的连接器以传输给客户端。 可以实现引擎接口来提供定制引擎。
Engine元素代表与特定 Catalina服务关联的整个请求处理机制 。它接收并处理 来自一个或多个Connector 的所有请求，并将完成的响应返回给 Connector，以便最终传输回客户端。

恰好有一个Engine元素必须嵌套在Service元素内，位于与该 Service 关联的所有相应 Connector 元素之后。

2.4 Host

主机是网络名称与 Tomcat 服务器的关联。一个引擎可以包含多个主机，Host 元素还支持网络别名。
一个或多个Host元素嵌套在 Engine元素内。在 Host 元素内，您可以为与该虚拟主机关联的 Web 应用程序嵌套Context元素。与每个引擎关联的主机之一必须具有与 defaultHost该引擎的属性匹配的名称。

客户端通常使用主机名来标识他们希望连接的服务器。此主机名也包含在 HTTP 请求标头中。Tomcat 从 HTTP 标头中提取主机名并查找 具有匹配名称的主机。如果未找到匹配项，则请求将路由到默认主机。默认主机的名称不必与 DNS 名称匹配（尽管可以），因为任何 DNS 名称与 Host元素的名称不匹配的请求都将被路由到默认主机。

2.5 Connector

连接器处理与客户端的通信。Tomcat 有多个连接器。其中包括 HTTP 连接器和 AJP 连接器，前者用于处理大多数 HTTP 流量，尤其是在将 Tomcat 作为独立服务器运行时；后者用于实现将 Tomcat 连接到 Apache HTTPD 服务器等网络服务器时使用的 AJP 协议。

2.6 Context

一个上下文代表一个网络应用程序。一个主机可能包含多个上下文，每个上下文都有唯一的路径。可以通过实现 Context 接口来创建自定义 Context。

三、结构图

这里我们需要明白一点，Tomcat为了更好的划分职责，将内部架构主要分为了两个连接器和容器，连接器只负责接收网络请求，通过指定的解析器然后将请求解析，转化为容器可以识别ServletRequest，而容器和连接器通信也是通过ServletResponse来进行实现。

3.1 容器层次

容器里面则是负责ServerResponse的具体处理，比如通过路径映射到对应的Servlet，执行过滤器链，执行具体的业务逻辑等都是在容器这里，下面我们在一起来观察下容器的结构图。

通过上面的两张图我们可以了解到在Tomcat的架构中，连接器是可以有多个的，通过Service绑定到一个具体的引擎上，这其中的关系可以是多对一的关系。而引擎里面也可以有多个Host，用于区分不同的站点。就相当于一个独立的web程序，通过虚拟的域名分隔开。再者就是Context，它是一个应用的上下文，保存着一些运行时的必要数据，一个应用可以有多个上下文信息，最后便是Wrapper包装的Servlet,在这里通过路径匹配，将URL资源路径名映射到对应的Servlet实现类，这便是Tomcat的一个基本的架构。

3.2 Jetty结构

相较于Tomcat的架构来说，Jetty的架构就显得比较小巧清晰，主要是由Connector,Handler和ThreadPool组成，在这里是不是有点熟悉，其实这个有点像Netty的架构，也有点像Redis的架构。
Redis的结构是单独的开了一个连接器用来接收连接，之后判断到来的请求是读请求还是写请求，然后通过分发给对应的任务处理器，处理后再进行返回。而Netty则是通过Selector,Channel,Buffer这几个组件实现，当连接到达时进行接受，然后绑定channel，将channel注册到Selector，之后的通信都通过channel进行处理，之后的任务处理内部也维护的有自己的处理线程池。如果出现瓶颈的话会考虑拓展多个Selector等等一系列的优化手段。

四、测试环境运行

我们之前只是搭建好了我们自己的Tomcat的测试环境，但是我们还没有进行编写我们自己的Servlet，下来的话我们就要来进行测试一下我们搭建的平台是否可用，然后来进行注册我们自己的Servlet。

4.1 编码

@WebServlet("/myservlet")
public class MyServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        System.out.println(1111);
    }
}