Tomcat处理HTTP请求过程分析

一、Tomcat是什么？

Tomcat是一个web应用服务器，是一个Servlet/Jsp容器，主要负责将客户端请求传递给对应的Servlet，并且将Servlet的响应数据返回给客户端。

Tomcat是基于组件的服务器。

二、Tomcat体系结构

Tomcat是一个基于组件的服务器，它的构成组件都是可配置的。其各个组件都在Tomcat安装目录下的../conf/server.xml文件中配置。

server.xml文件源代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!--顶层类元素，可以包含多个Service--><Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">  <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" /><Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" /><Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" /><GlobalNamingResources><Resource name="UserDatabase" auth="Container"type="org.apache.catalina.UserDatabase"description="User database that can be updated and saved"factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"pathname="conf/tomcat-users.xml" /></GlobalNamingResources><!--顶层类元素，可包含一个Engine（container），多个connector--><Service name="Catalina"><!--连接器类元素，代表通信接口--><Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" /><Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /><!--容器类元素，为特定的service组件处理客户请求--><Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"><Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"resourceName="UserDatabase"/></Realm><!--容器类元素，为特定的虚拟主机组件处理客户请求--><Host name="localhost"  appBase="webapps"unpackWARs="true" autoDeploy="true"><Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" /></Host></Engine></Service></Server>

由上图可以看出Tomcat的心脏是两个核心组件：Connector（连接器）和Container（容器）。其中一个Container可以选择多个Connector。

扩展：Tomcat默认提供两个Connector连接器，一个默认监听8080端口，一个默认监听8009端口，这两种连接器有什么区别呢？redirectPort有什么作用？

（1）8080端口监听的是通过HTTP/1.1协议访问的连接，而8009端口主要负责和其他HTTP服务器（如Apache、IIS）建立连接，使用AJP/1.3协议，当Tomcat和其他服务器集成时就会使用到这个连接器。如下图。

Web1和Web2都是访问服务器的index.jsp页面。Web1直接访问Tomcat服务器，访问地址是http://localhost:8080/index.jsp。Web2访问HTTP服务器，HTTP服务器再通过访问Tomcat的8009端口找到index.jsp。假设HTTP服务器的端口为80端口，则访问地址为http://localhost:80/index.jsp 或者 http://localhost/index.jsp。

Apache、IIS服务器一般只支持静态页面，如HTML，不支持JSP动态页面。Tomcat对HTML的解析速度不如Apache、IIS服务器。因此一般将两者整合使用。

（2）redirectPort字面意思是重定向端口。当用户用http请求某个资源，而该资源本身又被设置了必须要https方式访问，此时Tomcat会自动重定向到这个redirectPort设置的https端口。

三、组件

1、Connector组件

Connector 最重要的功能就是接收连接请求然后分配线程让 Container来处理这个请求，所以这必然是多线程的，多线程的处理是 Connector 设计的核心。Connector监听指定端口上请求，当请求到来时创建一个request和response对象交换数据，然后新建一个线程来处理请求并把request和response传递给Engine组件，最后从Engine获取一个响应并返回给客户端。

Connector组件常用属性说明：

（1） address：指定连接器监听的地址，默认为所有地址，即0.0.0.0，可以自己指定地。（2） maxThreads：支持的最大并发连接数，默认为200；

（3） port：监听的端口；

（4） protocol：连接器使用的协议，默认为HTTP/1.1，定义AJP协议时通常为AJP/1.3；

（5） redirectPort：如果某连接器支持的协议是HTTP，当接收客户端发来的HTTPS请求时，则转发至此属性定义的端口；

（6） connectionTimeout：等待客户端发送请求的超时时间，单位为毫秒，默认为60000，即1分钟；

（7） enableLookups：是否通过request.getRemoteHost()进行DNS查询以获取客户端的主机名；默认为true；进行反解的，可以设置为false。

（8） acceptCount：设置等待队列的最大长度；通常在tomcat所有处理线程均处于繁忙状态时，新发来的请求将被放置于等待队列中；

container组件

Container是容器的父接口，该容器的设计用的是典型的责任链的设计模式，它由四个自容器组件构成，分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系，存在包含关系。通常一个Servlet class对应一个Wrapper，如果有多个Servlet则定义多个Wrapper，如果有多个Wrapper就要定义一个更高的Container，如Context。 Context定义在父容器 Host 中，其中Host 不是必须的，但是要运行 war 程序，就必须要 Host，因为 war 中必有 web.xml 文件，这个文件的解析就需要 Host 了，如果要有多个 Host 就要定义一个 top 容器 Engine 了。而 Engine 没有父容器了，一个 Engine 代表一个完整的 Servlet 引擎。

2.1、Engine

Engine是Servlet处理器的一个实例，即servlet引擎，默认为定义在server.xml中的Catalina。Engine需要defaultHost属性来为其定义一个接收所有请求的虚拟主机host组件。

2.2、Host

Host是Engine的子容器。一个 Host 在 Engine 中代表一个虚拟主机，这个虚拟主机的作用就是运行多个应用、接收并处理请求、保存一个主机应该有的信息。

常用属性说明：

（1）appBase：此Host的webapps目录，项目存放路径，可以使用绝对路径；

（2）autoDeploy：在Tomcat处于运行状态时放置于appBase目录中的应用程序文件是否自动进行deploy；默认为true；

（3）unpackWars：在启用此webapps时是否对WAR格式的归档文件先进行展开；默认为true；

2.3、Context

Context 代表 Servlet 的 Context，它具备了 Servlet 运行的基本环境，理论上只要有 Context 就能运行 Servlet 了。简单的 Tomcat 可以没有 Engine 和 Host。Context 最重要的功能就是管理它里面的 Servlet 实例，Servlet 实例在 Context 中是以 Wrapper 出现的，还有一点就是 Context 如何才能找到正确的 Servlet 来执行它呢？ Tomcat5 以前是通过一个 Mapper 类来管理的，Tomcat5 以后这个功能被移到了 request 中，在前面的时序图中就可以发现获取子容器都是通过 request 来分配的

常用属性定义：

（1） docBase：相应的Web应用程序的存放位置；也可以使用相对路径，起始路径为此Context所属Host中appBase定义的路径；切记，docBase的路径名不能与相应的Host中appBase中定义的路径名有包含关系，比如，如果appBase为deploy，而docBase绝不能为deploy-bbs类的名字；

（2）path：相对于Web服务器根路径而言的URI；如果为空“”，则表示为此webapp的根路径；如果context定义在一个单独的xml文件中，此属性不需要定义，有可能是别名；

（3） reloadable：是否允许重新加载此context相关的Web应用程序的类；默认为false；

2.4、Wrapper

Wrapper 代表一个 Servlet，它负责管理一个 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，它没有子容器了，所以调用它的 addChild 将会报错。 Wrapper 的实现类是 StandardWrapper，StandardWrapper 还实现了 ServletConfig，由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。

2.5、Realm

Wrapper 代表一个 Servlet，它负责管理一个 Servlet，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器，它没有子容器了，所以调用它的 addChild 将会报错。 Wrapper 的实现类是 StandardWrapper，StandardWrapper 还实现了拥有一个 Servlet 初始化信息的 ServletConfig，由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。

2.6、Value

Valve类似于过滤器，它可以工作于Engine和Host/Context之间、Host和Context之间以及Context和Web应用程序的某资源之间。一个容器内可以建立多个Valve，而且Valve定义的次序也决定了它们生效的次序。

四、Tomcat处理一个HTTP请求的过程

1.用户在浏览器中输入网址localhost:8080/test/index.jsp，请求被发送到本机端口8080，被在那里监听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得；

2.Connector把该请求交给它所在的Service的Engine（Container）来处理，并等待Engine的回应；

3.Engine获得请求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host；

4.Engine匹配到名为localhost的Host（即使匹配不到也把请求交给该Host处理，因为该Host被定义为该Engine的默认主机）。名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有Context。Host匹配到路径为/test的Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为“ ”的Context去处理）；

5.path=“/test”的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL Pattern为*.jsp的Servlet，对应于JspServlet类；

6.构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet()或doPost(),执行业务逻辑、数据存储等；

7.Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host；

8.Host把HttpServletResponse对象返回给Engine；

9.Engine把HttpServletResponse对象返回Connector；

10.Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

参考：https://www.cnblogs.com/small-boy/p/8042860.html