21张图解析Tomcat运行原理与架构全貌通宵爆肝

发布网友 发布时间：2024-10-24 07:42

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热心网友 时间：2024-10-31 12:30

早年间，小菜同学在Tomcat上通过继承HttpServlet进行CRUD操作，后来引入Spring MVC框架的DispatcherServlet，使操作更加便捷。现今，随着Spring Boot框架的内嵌，小菜能够更专注地进行CRUD操作，而无需过多关注服务器和框架的细节。保持专一原则，小菜对服务器和框架始终保持谨慎态度。

某日，小菜的程序突然无法运行，面对困境，小菜并未选择“逃跑”，而是决定深入研究中间件的运行原理，通过层层解析，逐步揭开了Tomcat等中间件的核心设计。

Tomcat作为Java实现的Web服务器，是Java Web开发中流行的选择之一。本文作为解析Tomcat系列的第一篇，将带你深入探索Tomcat的运行流程，揭示其高效设计的核心组件。

处理网络请求是Web服务器的基础，Tomcat也不例外，从网络通信到业务处理，每个步骤都精心设计，以实现高效运行。

处理网络通信的连接器是Tomcat的重要组成部分，它负责获取Socket、解析协议以及封装请求/响应等关键任务。具体实现包括EndPoint、Processor和ProtocolHandler。

EndPoint负责点对点的通信，通过Socket处理网络通信。尽管在Tomcat 9中并未直接提供接口，而是通过抽象类实现，实际上提供了两种具体实现：用于不同IO模型的EndPoint。

Processor组件负责解析协议，将网络流解析为Tomcat封装的请求和响应对象。通过不同的实现类，如AbstractProcessor、UpgradeProcessorBase，Tomcat能够支持HTTP、AJP等协议。

ProtocolHandler将动态变化的EndPoint和Processor组合起来，负责网络通信的Socket获取和流解析。虽然在设计上采用继承的方式，但实际应用中，只有四个组合实现。

Adapter组件作为适配器，将Processor解析得到的请求/响应转化为Servlet中定义的格式，便于后续容器的处理。虽然实现相对固定，但其作用至关重要。

多路复用IO模型下，线程池用于管理监听任务和后续处理任务，确保高效执行。尽管EndPoint涉及线程池，但Tomcat实现的线程池并非JUC下的标准实现。

尽管Tomcat支持多个不同连接器的并行处理，但实际应用中通常使用默认配置，如HTTP、NIO和8080端口。增加连接器时，端口和协议将自动匹配处理。

容器层设计为多级父子结构，包括Engine、Host、Context和Wrapper，实现灵活扩展和高效管理。每个层次的容器通过标准实现和扩展实现，提供稳定的运行环境。

Mapper组件负责请求路由，解析HTTP请求并将其映射到相应的容器层。在多级容器中，Mapper组件通过map方法解析请求，简化了路由逻辑。

为了实现灵活扩展，Tomcat使用PipeLine和Valve组件构建职责链模式，每层容器从First开始，到Basic结束，实现高效且可扩展的请求处理流程。

除了核心组件，Tomcat还提供类加载器、session管理器等辅助组件，用于维护Web服务器的正常运行。每个组件都精心设计，确保系统的稳定性和高效性。

在Tomcat的设计中，从连接器到容器，再到其他辅助组件，都体现了面向对象设计原则和现代软件架构的最佳实践，如职责链模式、观察者模式等，使得系统在复杂环境中保持高效稳定。

本文仅概要介绍了Tomcat的核心架构和主要组件，未来将深入源码分析，全面解析Tomcat的运行原理。关注专栏，持续了解更多精彩内容。