图说架构设计

介绍

Tomcat是全世界最著名的基于Java语言的轻量级应用服务器，是一款完全开源免费的Servlet容器实现。同时，它支持HTML、JS等静态资源的处理，因此又可以作为轻量级Web服务器使用。

图说架构设计

1. Server

通过start()方法启动服务器，打开Socket链接，监听服务器端口，并负责在接收到客户端请求时进行处理并返回。同时提供一个stop()方法来停止服务器并释放网络资源。

2. Connector和Container

隔离网络协议和请求处理。

1	一个Server可以包含多个Connector和Container。其中Connector负责开启Socket并监听请求、返回响应数据。Container负责具体的请求处理，

优化

1	一个Server包含多个Service，共享一个JVM以及系统类库

优化

为了和Tomcat保持一致，将Container重命名为Engine，用以表示Servlet引擎。

3. Container设计

3.1 Context

Context

Context表示一个Web应用，一个Engine可以包含多个Context

Host

Host表示虚拟主机，一个Context可以包含多个Host

Servlet

一个Web应用中可以包含多个Servlet实例以处理来自不同链接的请求

Container

使用Container表示容器，因此Engine、Host、Context、Wrapper均继承自Container；Tomcat的Container可以表示不同的概念级别：Servlet引擎、虚拟主机、web应用、Servlet。

3.2 Lifecycle

生命周期管理接口，支持组件状态以及状态之间的转换，支持添加事件监听器用于监听组件的状态变化

init():初始化组件
start():启动组建
stop():停止组件
destroy():销毁组件

3.3 Pipeline和Value

提升每个组件的灵活性，使其方便扩展；Tomcat使用了责任链模式来处理客户端请求。定义Pipeline和Value两个接口，前者用于构造责任链，后者表示责任链上的处理器；来自客户端的请求像是流经管道的水一样，经过每一个阀进行处理。

Pipeline中维护了一个基础的Value，它始终位于Pipeline的尾端最后执行，封装了具体的请求和输出响应的过程。然后，通过addValue()方法，我们可以为Pipeline添加其他的Value，后面添加的Value位于基础的Value之前，并按照添加顺序执行。Pipeline通过获得首个Value来启动整个链条的执行。

Tomcat容器组件的灵活之处在于，每一个层级的容器都有对应的Value实现，同时维护了一个Pipeline实例，也就是说，我们可以在任何层级的容器上对请求进行处理。

4. Connectar设计

功能：
- 监听服务器端口，读取来自客户端的请求
- 将请求按照指定的协议进行解析
- 根据请求地址匹配正确的容器进行处理
- 将响应返回给客户端

多协议支持：
- HTTP
- AJP

多IO方式支持：
- BIO
- NIO
- APR
- NIO2

ProtocolHandler表示协议处理器，针对不同的协议和IO方式，提供了不同的实现；比如：Http11NioProtocol

包含一个Endpoint用于启动Socket监听，该接口按照IO方式进行分类实现；比如：Nio2Endpoint

还包含了一个Processor用于按照指定的协议读取数据，并将请求交由容器处理。比如：Http11NioProcessor

Mapper：维护容器映射信息，按照映射规则查找容器

MapperListener：实现了ContainerListener和LifecycleListener，用于在容器组件状态发生变化时，注册或者取消对应的容器映射信息。

总的来说，Connector启动时候，Endpoint会启动线程来监听服务端口，并在接收到请求后调用Processor进行数据读取。

4.1 Executor

4.2 Bootstrap和Catalina

Tomcat通过类Catalina提供了一个shell程序，用于解析server.xml创建各个组件，同时负责启动、停止应用服务器。

Tomcat使用Digester解析XML文件，包括server.xml以及web.xml等

最后，Tomcat提供了Bootstrap作为应用服务器启动入口，Bootstrap负责创建Catalina实例，根据参数调用Catalina相关方法完成针对应用服务器的操作。

Ps：Tomcat提供了一个同名类org.apache.catalina.startup.Tomcat，使用它我们可以将Tomcat服务器嵌入到我们的应用服务并进行使用。