深入理解Tomcat(三)架构及组件

前言

Tomcat的前身为Catalina,而Catalina又是一个轻量级的Servlet容器。在美国,catalina是一个很美的小岛。所以Tomcat作者的寓意可能是想把Tomcat设计成一个优雅美丽且轻量级的web服务器。Tomcat从4.x版本开始除了作为支持Servlet的容器外,额外加入了很多的功能,比如:jsp、el、naming等等,所以说Tomcat不仅仅是Catalina。

既然Tomcat首先是一个Servlet容器,我们应该更多的关心Servlet。

那么,什么是Servlet呢?

在互联网兴起之初,当时的Sun公司(后面被Oracle收购)已然看到了这次机遇,于是设计出了Applet来对Web应用的支持。不过事实却并不是预期那么得好,Sun悲催地发现Applet并没有给业界带来多大的影响。经过反思,Sun就想既然机遇出现了,市场前景也非常不错,总不能白白放弃了呀,怎么办呢?于是又投入精力去搞一套规范出来,这时Servlet诞生了!

所谓Servlet,其实就是Sun为了让Java能实现动态可交互的网页,从而进入Web编程领域而制定的一套标准!

一个Servlet主要做下面三件事情:

  1. 创建并填充Request对象,包括:URI、参数、method、请求头信息、请求体信息等
  2. 创建Response对象
  3. 执行业务逻辑,将结果通过Response的输出流输出到客户端

Servlet没有main方法,所以,如果要执行,则需要在一个容器里面才能执行,这个容器就是为了支持Servlet的功能而存在,Tomcat其实就是一个Servlet容器的实现。

整体架构图

整体架构图

从上图我们看出,最核心的两个组件--连接器(Connector)和容器(Container)起到心脏的作用,他们至关重要!下面我们逐一来分析其功能:

  1. Server表示服务器,提供了一种优雅的方式来启动和停止整个系统,不必单独启停连接器和容器
  2. Service表示服务,Server可以运行多个服务。比如一个Tomcat里面可运行订单服务、支付服务、用户服务等等
  3. 每个Service可包含多个Connector一个Container。因为每个服务允许同时支持多种协议,但是每种协议最终执行的Servlet却是相同的
  4. Connector表示连接器,比如一个服务可以同时支持AJP协议、Http协议和Https协议,每种协议可使用一种连接器来支持
  5. Container表示容器,可以看做Servlet容器
    • Engine -- 引擎
    • Host -- 主机
    • Context -- 上下文
    • Wrapper -- 包装器
  6. Service服务之下还有各种支撑组件,下面简单罗列一下这些组件
    • Manager -- 管理器,用于管理会话Session
    • Logger -- 日志器,用于管理日志
    • Loader -- 加载器,和类加载有关,只会开放给Context所使用
    • Pipeline -- 管道组件,配合Valve实现过滤器功能
    • Valve -- 阀门组件,配合Pipeline实现过滤器功能
    • Realm -- 认证授权组件

除了连接器和容器,管道组件和阀门组件也很关键,我们通过一张图来看看这两个组件

pipeline+valve

换位思考Tomcat架构

我们从大的方向来看下Tomcat架构,大体涉及到下面3个方面。

  1. 基于组件的架构
  2. 基于JMX
  3. 基于生命周期

首先,我们说一下什么是基于组件的架构

通过上一小节,我们知道了组成Tomcat的是各种各样的组件,每个组件各司其职,组件与组件之间有明确的职责划分,同时组件与组件之间又通过一定的联系相互通信。Tomcat整体就是一个个组件的堆砌!

其次,我们说一下为什么是基于JMX

我们在后续阅读Tomcat源码的时候,会发现代码里充斥着大量的类似于下面的代码。
Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "init", false);
Registry.getRegistry(null, null).invoke(mbeans, "start", false);
而这实际上就是通过JMX来管理相应对象的代码。这儿我们不会详细讲述什么是JMX,我们只是简单地说明一下JMX的概念,参考JMX百度百科
JMX(Java Management Extensions,即Java管理扩展)是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架。JMX可以跨越一系列异构操作系统平台、系统体系结构网络传输协议,灵活的开发无缝集成的系统、网络和服务管理应用。

最后,我们说一下为什么是基于生命周期。

我们在第二篇文章中介绍了Lifecycle接口。如果我们查阅各个组件的源代码,会发现绝大多数组件实现了该接口,这也就是我们所说的基于生命周期。生命周期的各个阶段的触发又是基于事件的方式。
参考link:深入理解Tomcat(二)Lifecycle

总结

好了,我们已经从整体上看到了Tomcat的结构,但是对于每个组件我们并没有详细分析。后续章节我们会从几个方面来学习Tomcat:

  1. 逐一分析各个组件
  2. 通过断点的方式来跟踪Tomcat代码中的一次完整请求

希望通过这种方式加深自己对Tomcat的理解,同时给想要深入学习Tomcat的同学带来一些帮助。

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