Tomcat 架构原理解析到架构设计借鉴 (9)

Tomcat 的解决方案是自定义一个类加载器 WebAppClassLoader, 并且给每个 Web 应用创建一个类加载器实例。我们知道,Context 容器组件对应一个 Web 应用,因此,每个 Context容器负责创建和维护一个 WebAppClassLoader加载器实例。这背后的原理是,不同的加载器实例加载的类被认为是不同的类,即使它们的类名相同。这就相当于在 Java 虚拟机内部创建了一个个相互隔离的 Java 类空间,每一个 Web 应用都有自己的类空间,Web 应用之间通过各自的类加载器互相隔离。

2.SharedClassLoader

本质需求是两个 Web 应用之间怎么共享库类,并且不能重复加载相同的类。在双亲委托机制里,各个子加载器都可以通过父加载器去加载类,那么把需要共享的类放到父加载器的加载路径下不就行了吗。

因此 Tomcat 的设计者又加了一个类加载器 SharedClassLoader,作为 WebAppClassLoader的父加载器,专门来加载 Web 应用之间共享的类。如果 WebAppClassLoader自己没有加载到某个类,就会委托父加载器 SharedClassLoader去加载这个类,SharedClassLoader会在指定目录下加载共享类,之后返回给 WebAppClassLoader,这样共享的问题就解决了。

3. CatalinaClassloader

如何隔离 Tomcat 本身的类和 Web 应用的类?

要共享可以通过父子关系,要隔离那就需要兄弟关系了。兄弟关系就是指两个类加载器是平行的,它们可能拥有同一个父加载器,基于此 Tomcat 又设计一个类加载器 CatalinaClassloader,专门来加载 Tomcat 自身的类。

这样设计有个问题,那 Tomcat 和各 Web 应用之间需要共享一些类时该怎么办呢?

老办法,还是再增加一个 CommonClassLoader,作为 CatalinaClassloader和 SharedClassLoader的父加载器。CommonClassLoader能加载的类都可以被 CatalinaClassLoader和 SharedClassLoader使用

整体架构设计解析收获总结

通过前面对 Tomcat 整体架构的学习,知道了 Tomcat 有哪些核心组件,组件之间的关系。以及 Tomcat 是怎么处理一个 HTTP 请求的。下面我们通过一张简化的类图来回顾一下,从图上你可以看到各种组件的层次关系,图中的虚线表示一个请求在 Tomcat 中流转的过程。

连接器

Tomcat 的整体架构包含了两个核心组件连接器和容器。连接器负责对外交流,容器负责内部处理。连接器用 ProtocolHandler接口来封装通信协议和 I/O模型的差异,ProtocolHandler内部又分为 EndPoint和 Processor模块,EndPoint负责底层 Socket通信,Proccesor负责应用层协议解析。连接器通过适配器 Adapter调用容器。

对 Tomcat 整体架构的学习,我们可以得到一些设计复杂系统的基本思路。首先要分析需求,根据高内聚低耦合的原则确定子模块,然后找出子模块中的变化点和不变点,用接口和抽象基类去封装不变点,在抽象基类中定义模板方法,让子类自行实现抽象方法,也就是具体子类去实现变化点。

容器

运用了组合模式 管理容器、通过 观察者模式 发布启动事件达到解耦、开闭原则。骨架抽象类和模板方法抽象变与不变,变化的交给子类实现,从而实现代码复用,以及灵活的拓展。使用责任链的方式处理请求,比如记录日志等。

类加载器

Tomcat 的自定义类加载器 WebAppClassLoader为了隔离 Web 应用打破了双亲委托机制,它首先自己尝试去加载某个类,如果找不到再代理给父类加载器,其目的是优先加载 Web 应用自己定义的类。防止 Web 应用自己的类覆盖 JRE 的核心类,使用 ExtClassLoader 去加载,这样即打破了双亲委派,又能安全加载。

如何阅读源码持续学习

学习是一个反人类的过程,是比较痛苦的。尤其学习我们常用的优秀技术框架本身比较庞大,设计比较复杂,在学习初期很容易遇到 “挫折感”,debug 跳来跳去陷入恐怖细节之中无法自拔,往往就会放弃。

找到适合自己的学习方法非常重要,同样关键的是要保持学习的兴趣和动力,并且得到学习反馈效果

学习优秀源码,我们收获的就是架构设计能力,遇到复杂需求我们学习到可以利用合理模式与组件抽象设计了可拓展性强的代码能力。

如何阅读

比如我最初在学习 Spring 框架的时候,一开始就钻进某个模块啃起来。然而由于 Spring 太庞大,模块之间也有联系,根本不明白为啥要这么写,只觉得为啥设计这么 “绕”。

错误方式

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