tomcat伺服器源碼解讀01-整體結構

来源:https://www.cnblogs.com/wangrq/archive/2020/06/28/tomcat-01.html
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tomcat伺服器源碼解讀,整體結構梳理，開源server，java servlet容器 ...


tomcat介紹

開源的 Java Web 應用伺服器，實現了Java EE(Java Platform Enterprise Edition)的部分技術規範，比如 Java Servlet、JavaServer Pages、Java Expression Language、Java WebSocket。

(接觸最多的一款開源伺服器,研究下源碼結構，可加深對BS請求過程的理解)

目錄結構

bin目錄: 主要是用來存放tomcat的腳本，如startup.sh , shutdown.sh

conf 目錄: 下是配置文件

  • catalina.policy: Tomcat安全策略文件,控制JVM相關許可權,具體可以參考java. security.Permission

  • catalina.properties : Tomcat Catalina行為控制配置文件,比如Common ClassLoader

  • logging.properties : Tomcat日誌配置文件, JDK Logging

  • server.xml : Tomcat Server配置文件

  • GlobalNamingResources :全局JNDI資源

  • context.xml : 全局Context配置文件

  • tomcat-users.xml : Tomcat角色配置文件

  • web.xml : Servlet標準的web.xml部署文件, Tomcat預設實現部分配置入內:

    • org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet

    • org.apache.jasper.servlet.JspServlet

lib目錄： 公共類庫

logs目錄： tomcat在運行過程中產生的日誌文件

webapps： 用來存放應用程式，當tomcat啟動時會去載入webapps目錄下的應用程式

work： 用來存放tomcat在運行時的編譯後文件，例如JSP編譯後的文件

配置文件及腳本

# /bin/startup.sh 啟動
EXECUTABLE=catalina.sh
exec "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" start "$@"
# /bin/shutdown.sh 關閉
EXECUTABLE=catalina.sh
exec "$PRGDIR"/"$EXECUTABLE" stop "$@"
# 啟動和關閉都是調用 catalina.sh 腳本
# /bin/catalina.sh 發現如下2行
org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" start
org.apache.catalina.startup.Bootstrap "$@" stop

org.apache.catalina.startup.Bootstrap類是入口類,內部含有main方法,可以以此查看源碼

#catalina.properties
#限制可以訪問的包
package.access=sun.,org.apache.catalina.,org.apache.coyote.,org.apache.jasper.,org.apache.tomcat.
#common類載入器可以載入的lib資源,catalina.base與catalina.home是相同
common.loader="${catalina.base}/lib","${catalina.base}/lib/*.jar","${catalina.home}/lib","${catalina.home}/lib/*.jar"
server.loader=預設空,公用common.loader
shared.loader=預設空,公用common.loader
<!-- server.xml  -->
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <Service name="Catalina">
    <Executor name="tomcatThreadPool"namePrefix="exec-my"prestartminSpareThreads="true"
              maxThread="200"maxThreads="500" minSpareThreads="8"maxIdleTime="10000"/>
    <Connector port="8080"protocol="HTTP/1.1"executor="tomcatThreadPool"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" />
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
      <Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
        <!--<Context docBase="D:\myapp" path="/xxx"  reloadable="true" />-->
      </Host>
    </Engine>
  </Service>
</Server>

web應用部署

1、部署到webapps目錄下,該目錄下預設每個目錄都是一個應用,可以在server.xml文件中用 <Host/>標簽自定義目錄位置

<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">

2、在server.xml文件中配置Context標簽

<Context docBase="D:\myapp" path="/xxx"  reloadable="true" />

 path: 指定訪問該Web應用的URL入口

 docBase: 指定Web應用的文件路徑，可以給定絕對路徑，也可以給定相對於<Host>的appBase屬性的相對路徑。

 reloadable: 如果這個屬性設為true，tomcat伺服器在運行狀態下會監視在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目錄下class文件的改動，

 如果監測到有class文件被更新的，伺服器會自動重新載入Web應用。

3、獨立的Context xml文件配置

      在$CATALINA_BASE/conf/[enginename]/[hostname]/ 目錄下（預設conf/Catalina/localhost）創建xml文件，文件名就是contextPath

      比如創建api.xml，path就是/api, 註意：想要根目錄訪問，文件名為ROOT.xml

官方架構圖

 

 

啟動過程

org.apache.catalina.startup.Bootstrap#main()-> bootstrap.init(); daemon.load(args); daemon.start();
org.apache.catalina.startup.Catalina#load()-> digester.parse(server.xml); getServer().init(); # start()->getServer().start();
org.apache.catalina.core.StandardServer#startInternal()-> for:services[i].start(); initInternal():for:services[i].init();
org.apache.catalina.core.StandardService#startInternal() -> engine.start(); for:executor.start(); for:connector.start();
org.apache.catalina.core.StandardEngine#startInternal()->
           findChildren().for:executor.submit(new StartChild(children[i]));->FutureTask->StartChild.start()
           ((Lifecycle) pipeline).start();
           threadStart()->new Thread(new ContainerBackgroundProcessor()).start();

核心組件

1、Server (org.apache.catalina.Server)

      是指整個 Tomcat 伺服器，包含多組服務，負責管理和啟動各個Service，同時監聽 8005 埠發過來的 shutdown 命令，用於關閉整個容器; org.apache.catalina.core.StandardServer

      

 

 2、Service (org.apache.catalina.Service)

       Tomcat封裝的、對外提供完整的基於組件的web服務,含有Connectors，Container2個核心組件，以及多個功能組件，各個service之間是獨立的，共用同一個JVM資源，每個service組件都包含了若幹個用於接收客戶端消息的connector組件和處理請求的Engine組件.

       service組件還包含若幹個Executor組件，每個都是一個線程池，他可以為service內所有組件提供線程池執行任務. org.apache.catalina.core.StandardService。

       

 

  3、Connector

       Tomcat 與外部世界的連接器，監聽固定埠接收外部請求，傳遞給 Container，並將Container 處理的結果返回給外部.

org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol  // AprEndpoint
org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol  // NioEndpoint
org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol // Nio2Endpoint

 

 4、Container

       Catalina，Servlet容器，內部有多層容器組成，用於管理 Servlet 生命周期，調用 servlet 相關方法。

  • Engine ： Servlet 的頂層容器，包含一個或多個 Host 子容器；

  • Host：虛擬主機，負責 web 應用的部署和 Context 的創建；

  • Context：Web 應用上下文，包含多個 Wrapper，負責 web 配置的解析、管理所有的 Web 資源；

  • Wrapper：最底層的容器，是對 Servlet 的封裝，負責 Servlet 實例的創建、執行和銷毀。

      

// 子容器啟動過程
org.apache.catalina.core.ContainerBase#startStopExecutor.submit(new StartChild(children[i]))
FutureTask->StartChild.start()

Context 應用載入

  tomcat是如何載入web項目

  • WEB-INF/web.xml

  • 零xml配置

// spi @HandlesTypes(WebApplicationInitializer.class)
org.apache.catalina.core.StandardContext#startInternal()
org.springframework.web.SpringServletContainerInitializer#onStartup()
ContextConfig#webConfig()
org.apache.catalina.startup.ContextConfig#configureContext()
//<load-on-startup>1</load-on-startup> 
org.apache.catalina.core.StandardContext#loadOnStartup()  //servlet 初始化

Tomcat啟動機制(外置和內嵌)

1、Tomcat啟動帶動IoC容器啟動的邏輯

     

 

     Spring boot中Tomcat容器和IoC容器的啟動順序

  • war外置： Tomcat啟動帶動IoC容器啟動

  • 內嵌： Ioc容器帶動Tomcat啟動

org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatWebServer#start
org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatServletWebServerFactory#getWebServer
org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext#refresh

其他組件

  • Loader：封裝了 Java ClassLoader，用於 Container 載入類文件；

  • Session：負責管理和創建 session，以及 Session 的持久化(可自定義)，支持 session 的集群。

  • Pipeline：在容器中充當管道的作用，管道中可以設置各種 valve(閥門)，請求和響應在經由管道中各個閥門處理，提供了一種靈活可配置的處理請求和響應的機制。

  • JMX：Java SE 中定義技術規範，是一個為應用程式、設備、系統等植入管理功能的框架，通過 JMX 可以遠程監控 Tomcat 的運行狀態；

  • Realm：Tomcat 中為 web 應用程式提供訪問認證和角色管理的機制；

  • Jasper：Tomcat 的 Jsp 解析引擎，用於將 Jsp 轉換成 Java 文件，並編譯成 class 文件。

  • Naming：命名服務，JNDI， Java 命名和目錄介面，是一組在 Java 應用中訪問命名和目錄服務的 API。命名服務將名稱和對象聯繫起來，使得我們可以用名稱訪問對象，目錄服務也是一種命名 服務，對象不但有名稱，還有屬性。Tomcat 中可以使用 JNDI 定義數據源、配置信息，用於開發 與部署的分離。

官網連接  


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