Tomcat 架构原理解析到架构设计借鉴 (4)

你可能会问,为啥要设计这么多层次的容器,这不是增加复杂度么?其实这背后的考虑是,Tomcat 通过一种分层的架构,使得 Servlet 容器具有很好的灵活性。因为这里正好符合一个 Host 多个 Context, 一个 Context 也包含多个 Servlet,而每个组件都需要统一生命周期管理,所以组合模式设计这些容器

Wrapper 表示一个 Servlet ,Context 表示一个 Web 应用程序,而一个 Web 程序可能有多个 Servlet ;Host 表示一个虚拟主机,或者说一个站点,一个 Tomcat 可以配置多个站点(Host);一个站点( Host) 可以部署多个 Web 应用;Engine 代表 引擎,用于管理多个站点(Host),一个 Service 只能有 一个 Engine。

可通过 Tomcat 配置文件加深对其层次关系理解。

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN"> // 顶层组件,可包含多个 Service,代表一个 Tomcat 实例 <Service> // 顶层组件,包含一个 Engine ,多个连接器 <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" /> <!-- Define an AJP 1.3 Connector on port 8009 --> <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> // 连接器 // 容器组件:一个 Engine 处理 Service 所有请求,包含多个 Host <Engine defaultHost="localhost"> // 容器组件:处理指定Host下的客户端请求, 可包含多个 Context <Host appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true"> // 容器组件:处理特定 Context Web应用的所有客户端请求 <Context></Context> </Host> </Engine> </Service> </Server>

如何管理这些容器?我们发现容器之间具有父子关系,形成一个树形结构,是不是想到了设计模式中的 组合模式

Tomcat 就是用组合模式来管理这些容器的。具体实现方法是,所有容器组件都实现了 Container接口,因此组合模式可以使得用户对单容器对象和组合容器对象的使用具有一致性。这里单容器对象指的是最底层的 Wrapper,组合容器对象指的是上面的 Context、Host或者 Engine。Container 接口定义如下:

public interface Container extends Lifecycle { public void setName(String name); public Container getParent(); public void setParent(Container container); public void addChild(Container child); public void removeChild(Container child); public Container findChild(String name); }

我们看到了getParent、SetParent、addChild和 removeChild等方法,这里正好验证了我们说的组合模式。我们还看到 Container接口拓展了 Lifecycle ,Tomcat 就是通过 Lifecycle 统一管理所有容器的组件的生命周期。通过组合模式管理所有容器,拓展 Lifecycle 实现对每个组件的生命周期管理 ,Lifecycle 主要包含的方法init()、start()、stop() 和 destroy()。

请求定位 Servlet 的过程

一个请求是如何定位到让哪个 Wrapper 的 Servlet 处理的?答案是,Tomcat 是用 Mapper 组件来完成这个任务的。

Mapper 组件的功能就是将用户请求的 URL 定位到一个 Servlet,它的工作原理是:Mapper组件里保存了 Web 应用的配置信息,其实就是容器组件与访问路径的映射关系,比如 Host容器里配置的域名、Context容器里的 Web应用路径,以及 Wrapper容器里 Servlet 映射的路径,你可以想象这些配置信息就是一个多层次的 Map。

当一个请求到来时,Mapper 组件通过解析请求 URL 里的域名和路径,再到自己保存的 Map 里去查找,就能定位到一个 Servlet。请你注意,一个请求 URL 最后只会定位到一个 Wrapper容器,也就是一个 Servlet。

假如有用户访问一个 URL,比如图中的:8080/order/buy,Tomcat 如何将这个 URL 定位到一个 Servlet 呢?

首先根据协议和端口号确定 Service 和 Engine。Tomcat 默认的 HTTP 连接器监听 8080 端口、默认的 AJP 连接器监听 8009 端口。上面例子中的 URL 访问的是 8080 端口,因此这个请求会被 HTTP 连接器接收,而一个连接器是属于一个 Service 组件的,这样 Service 组件就确定了。我们还知道一个 Service 组件里除了有多个连接器,还有一个容器组件,具体来说就是一个 Engine 容器,因此 Service 确定了也就意味着 Engine 也确定了。

根据域名选定 Host。 Service 和 Engine 确定后,Mapper 组件通过 URL 中的域名去查找相应的 Host 容器,比如例子中的 URL 访问的域名是user.shopping.com,因此 Mapper 会找到 Host2 这个容器。

根据 URL 路径找到 Context 组件。 Host 确定以后,Mapper 根据 URL 的路径来匹配相应的 Web 应用的路径,比如例子中访问的是 /order,因此找到了 Context4 这个 Context 容器。

根据 URL 路径找到 Wrapper(Servlet)。 Context 确定后,Mapper 再根据 web.xml 中配置的 Servlet 映射路径来找到具体的 Wrapper 和 Servlet。

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