Tomcat 是一個(gè) Web 應(yīng)用服務(wù)器，它是對(duì) HTTP 和 Servlet 規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，簡單來說它做了這幾件事：處理 HTTP 協(xié)議院仿、執(zhí)行 Servlet 和處理網(wǎng)絡(luò) I/O。
這里以 6.0.53 版本為例（實(shí)現(xiàn)了 HTTP/1.1、Servlet2.5）门扇，研究其基本結(jié)構(gòu)。 關(guān)于源碼版本偿渡，我使用的是 tomcat6臼寄，因?yàn)?7 為了重構(gòu)有太多的抽象，看著實(shí)在費(fèi)勁溜宽，6 代碼雖有冗余但讀起來很直觀吉拳，并且低版本也不影響理解 Tomcat 的核心流程。
體系結(jié)構(gòu)
從 server.xml 中就能夠看出 Tomcat 各組件的層次結(jié)構(gòu)适揉，具體結(jié)構(gòu)圖如下：
?Tomcat 架構(gòu)
?Server：代表整個(gè)容器留攒，它可能包含一個(gè)或多個(gè) Service 和全局 JNDI 資源；
?Service：包含一個(gè)或多個(gè) Connector嫉嘀，這些連接器與一個(gè) Engine 相關(guān)聯(lián)炼邀；
?Engine：表示請(qǐng)求處理流水線（pipeline），它接收所有連接器的請(qǐng)求剪侮，并將響應(yīng)交給適當(dāng)?shù)倪B接器返回給客戶端拭宁；
??Host：網(wǎng)絡(luò)名稱（域名）與 Tomcat 服務(wù)器的關(guān)聯(lián)，默認(rèn)主機(jī)名 localhost，一個(gè) Engine 可包含多個(gè) Host红淡；
?Connector：處理與客戶端的通信不狮，網(wǎng)絡(luò) I/O；
??Context：表示一個(gè) Web 應(yīng)用程序在旱，一個(gè) Host 包含多個(gè)上下文摇零。
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?服務(wù)器模型
服務(wù)器模型（或 I/O 模型）桶蝎，描述的是 TCP 連接的處理方式驻仅，以及 Socket 讀寫時(shí)線程的狀態(tài)。
Java 里常用的是 BIO 和 NIO登渣，分別對(duì)應(yīng)同步阻塞和同步非阻塞兩種模型噪服，Tomcat 中的 Connector 組件就是對(duì)這兩種的封裝實(shí)現(xiàn)。
BIO - 阻塞式
Tomcat 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)一連接一線程的簡單服務(wù)器模型胜茧，內(nèi)部采用線程池做了優(yōu)化粘优，設(shè)計(jì)如下：
Tomcat BIO 模型
?當(dāng) Acceptor 接收到一個(gè) TCP 連接時(shí)，線程池分配一個(gè)線程進(jìn)行處理呻顽；
?線程調(diào)用 read() 方法讀取 Socket 輸入流中的字節(jié)雹顺，此時(shí)線程阻塞（Block），直到收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)廊遍；
?收到數(shù)據(jù)后嬉愧，進(jìn)行解碼、業(yè)務(wù)處理喉前、編碼没酣，最后把響應(yīng)發(fā)送到客戶端，關(guān)閉連接卵迂。
由此可以看出裕便，合理的分配線程池大小可以一定程度上提高系統(tǒng)的并發(fā)能力。
NIO - 非阻塞
BIO 的缺點(diǎn)在于不管當(dāng)前連接有沒有數(shù)據(jù)傳輸狭握，它始終阻塞占用線程池內(nèi)的一個(gè)線程闪金，而 NIO 的處理方式是若通道無數(shù)據(jù)可讀取，此時(shí)線程不阻塞直接返回论颅，可用于處理其他連接哎垦，提高了線程利用率。那怎么知道什么時(shí)候處理數(shù)據(jù)的讀寫呢恃疯？當(dāng)通道可讀或可寫時(shí)漏设，內(nèi)核會(huì)通知用戶程序進(jìn)行處理。
?NIO 的編程比較復(fù)雜今妄，常用的是 Reactor 模式郑口，它描述了一個(gè)利用多路復(fù)用 I/O鸳碧，基于事件驅(qū)動(dòng)的服務(wù)器處理模型，（這里） 基于 Doug Lea 的 Scalable IO in Java 對(duì) Reactor 進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)犬性。
Tomcat 的設(shè)計(jì)略有不同瞻离，其設(shè)計(jì)如下：
Tomcat NIO 模型
?Acceptor 以阻塞模式接收 TCP 連接，然后將連接注冊(cè)到 Poller 上乒裆；
?Poller 以非阻塞模式處理 SSL 握手和 HTTP 請(qǐng)求頭的讀忍桌；
?BlockPoller 模擬阻塞處理 HTTP 請(qǐng)求體的讀取和發(fā)送響應(yīng)鹤耍。 值得注意的是肉迫，兩類 Poller 都只是負(fù)責(zé)事件的通知，I/O 操作都是由線程池中的線程完成稿黄。
那么喊衫，ServerSocketChannel 為什么阻塞？為什么要模擬阻塞處理請(qǐng)求體和 Servlet 響應(yīng)杆怕？
相關(guān)的討論可參考：
??Why Tomcat's Non-Blocking Connector is using a blocking socket?
?Getting my head around NIO 'simulated' blocking (trying to)
Servlet API 的實(shí)現(xiàn) Servlet 規(guī)范描述了容器如何加載和運(yùn)行 Servlet族购，如和將請(qǐng)求映射到用戶配置的 Servlet， 如何處理請(qǐng)求和響應(yīng)等相關(guān)問題财著。
Tomcat 主要實(shí)現(xiàn)了以下 API：
?ServletConfig ：Servlet 名字和初始化參數(shù)联四；
?ServletContext ：定義了 Web 應(yīng)用程序撑碴，Servlet 運(yùn)行的上下文撑教；
?ServletRequest ：封裝客戶端請(qǐng)求；
??ServletResponse ：封裝服務(wù)端響應(yīng)醉拓；
?FilterChain ：請(qǐng)求過濾調(diào)用鏈伟姐；
?FilterConfig ：過濾配置對(duì)象；
?RequestDispatcher ：轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求亿卤，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給 JSP 或另一個(gè) Servlet 處理愤兵。 其他如 Servlet、Filter排吴、GenericServlet秆乳、HttpServlet 接口或類則由用戶程序來實(shí)現(xiàn)，更多詳細(xì)的介紹請(qǐng)參考規(guī)范內(nèi)容钻哩。
?小結(jié)
Tomcat 架構(gòu)看著挺簡單但做起來難屹堰，難的就是把復(fù)雜的問題抽象化、簡單化街氢，體現(xiàn)到代碼上就是如何設(shè)計(jì)和抽象出類并且優(yōu)雅的組織在一起扯键，它作為一個(gè)流行的中間件，其內(nèi)部代碼的實(shí)現(xiàn)以及優(yōu)化手段珊肃，也是值得我們?nèi)パ芯亢湍７碌摹?/p>
