[Java知识库]Tomcat整体架构

什么是Tomcat：Tomcat是一个web应用服务器，早期的名称为Catalina（卡塔利娜），属于轻量级应用服务器，因为Tomcat里包含了静态页面和web的请求处理，还有servlet来实现动态的请求，也属于一个servlet容器；简单理解：我们学习了css和html之后会发现自己写的页面就只能自己访问，别人不好远程访问你的页面，Tomcat就是提供能够让别人访问自己写的页面的一个程序。

整体架构

? ? ? ??在学习一个框架，我一般都会先对他有一个整体的认识。知道他整体是如何运转的，然后再深入其中某部分进行研究，这样会更加事半功倍。

? ? ? ? 首先我们需要知道这个框架是用来干什么的；Tomcat我们都知道，是用来处理连接过来的Socket请求的。那么Tomcat就会有这两个功能

? ? ? ? ? ? 1、对外处理连接，将收到的Socket字节流转换为自己想要的Request和Response对象

? ? ? ? ? ? 2、对内处理Servlet，将对应的Request请求分发到相应的Servlet中

一个Tomcat中可以配置一个或多个Service，每个Service又对应一个或多个连接器（Connector）用来处理对外连接；同时对应唯一的一个容器（Container）管理对内的Servlet；

? ? ? ? ? ?连接器（Connector）又主要有三个组件负责三件事：

? ? ? ? ? ? ? ? Endpoint：网络通信，主要负责监听网络事件，获取请求的字节流并且把响应的字节流通过网卡推送回网络中，功能类似于Socket，是用来实现tcp/ip协议的；Endpoint组件有一个抽象类AbstractRndpoint，具体实现类有三个

? ? ? ? ? ? ? ? ? ??（1）NIOEndpoint是Tomcat的默认实现，通过调用java的NIO组件来实现IO多路复用模型

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）NIO2Endpoint通过调用java的NIO2组件来实现一部IO模型，在SSL也就是加密的情况下，速度要远好于NIOEndpoint。在非SSL的情况下，也就是http协议下，性能和NIOEndpoint没有实质性的差异

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）AJPEndpoint是通过调用JNI技术调用了C语言编写的库，对应的是APR模式，简单理解就是从操作系统层面解决NIO的问题，性能上要远好于上面两种Endpoint；但是启动这种模式需要安装一些其他的依赖库；（主要是对于一些类似网络通讯的与操作系统打交道的情况java没有C语? ? ? 言效率高，同时主要的是APR使用的DirectByteBuffer区避免java堆与本地内存之间的内存拷贝，但是在内存管理上可能会出现内存泄漏的情况）

? ? ? ? ? ? ? ? Processor：应用层协议的解析，上面说的Endpoint是用来实现tcp/ip协议的，那么Processor就是用来实现http协议的，他通过解析Endpoint传过来的字节流，用http的方式解析成Tomcat的Request对象，然后把该对象传递到Adapter组件中

? ? ? ? ? ? ? ? Adapter：Adapter的作用和他的名字一样，他Tomcat的Request和Response对象转换成ServletRequest和ServletResponse。这种方式就是我们在设计模式中常用到的适配器模式。

? ? ? ? ? ? 容器（Container）：容器，顾名思义就是装东西的器皿，那么Tomcat容器是装什么的呢？其实主要是装Servlet的。Tomcat容器设计使用到了组合设计模式。容器主要由四个模块组成：顶（一）级模块Engine，顶（一）级模块下的二级模块Host，二级模块下的三级模块Context，三级模块下的四级模块Wrapper。

? ? ? ? ? ? ? ? Engine引擎：表示可运行的Catalina的引擎实例，并且包含了Servlet的核心功能。在一个服务中只能由一个引擎，同时，作为一个真正的容器，Engine元素下可以包含一个或多个虚拟主机（Host）。他主要功能是将传入的请求委托给适当的虚拟主机处理，如果根据名称没有找到可处理的虚拟主机，那么将根据默认的Host来判断该由那个虚拟主机处理。

? ? ? ? ? ? ? ? Host虚拟主机：作用就是运行多个应用，它负责安装和展开这些应用，并且标识这个应用以便能够区分它们。他的子容器通常是Context。一个虚拟主机对应一个或多个Web App，每个Web App对应一个Context，当Host获取一个请求时，会把该请求匹配到Context上，然后把请求交给Context来处理，Host同时还负责解析web.xml。

? ? ? ? ? ? ? ? Context上下文：代表Servlet的Context，它具备了Servlet运行的基本环境，他表示Web应用程序本身。Context最重要的功能是管理他里面的Servlet实例，一个Context对应一个Web Application，一个Web Application由一个或多个Servlet实例组成。

? ? ? ? ? ? ? ? Wrapper包装器：代表一个Servlet，同时负责管理一个Servlet，包括Servlet的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper是最底层的容器了，所以调用他的addChild将会报错。

? ? ? ? ? ? 嵌套组件：一个完整的Tomcat除了包含连接器（Connector）和容器（Container）的核心业务组件外，针对其他的扩展功能（日志，授权，监听，集群等）则由嵌套组件负责；

? ? ? ? ? ? ? ? Valve阀门：类似于Servlet规范中定义的过滤器，用来拦截请求并在将其转至目标之前进行某种处理操作。Valve可以定义在任何容器类的组件中。Valve常被用来记录客户端请求、客户端IP地址和服务器等信息，这种处理技术通常被称作请求转储(request dumping)。请求转储valve记录请求客户端请求数据包中的HTTP首部信息和cookie信息文件中，响应转储valve则记录响应数据包首部信息和cookie信息至文件中。

? ? ? ? ? ? ? ??Logger日志记录器：用于记录组件内部的状态信息，可被用于除Context之外的任何容器中。日志记录的功能可被继承，因此，一个引擎级别的Logger将会记录引擎内部所有组件相关的信息，除非某内部组件定义了自己的Logger组件。

? ? ? ? ? ? ? ??Loader类加载器：负责加载、解释Java类编译后的字节码。

? ? ? ? ? ? ? ??Realm领域：用于用户的认证和授权；在配置一个应用程序时，管理员可以为每个资源或资源组定义角色及权限，而这些访问控制功能的生效需要通过Realm来实现。Realm的认证可以基于文本文件、数据库表、LDAP服务等来实现。Realm的效用会遍及整个引擎或顶级容器，因此，一个容器内的所有应用程序将共享用户资源。同时，Realm可以被其所在组件的子组件继承，也可以被子组件中定义的Realm所覆盖。

? ? ? ? ? ? ? ??Excutor执行器：执行器组件允许您配置一个共享的线程池，以供您的连接器使用。从tomcat 6.0.11版本开始。

? ? ? ? ? ? ? ??Listener监听器：监听已注册组件的生命周期。

? ? ? ? ? ? ? ??Manager会话管理器：用于实现http会话管理的功能，tomcat6种有5种会话管理的manager的实现（standardManager、persisentManager、DeltaManager、BackupManager、SimpleTcpReplicationManager）。会话让使用无状态HTTP协议的应用程序完成通信。会话表示客户端和服务器之间的通信，会话功能是由javax.servlet.http.HttpSession?的实例实现的，该实例存储在服务器上而且与一个唯一的标识符相关联，客户端在与服务器的每次交互中根据请求中的标识符找到它的会话。一个新的会话在客户端请求后被创建，会话一直有效直到一段时间后客户端连接超时，或者会话直接失效例如客户退出访问服务器。

? ? ? ? ? ? ? ?Cluster集群：专用于配置Tomcat集群的元素，可用于Engine和Host容器中。