一、Tomcat啟動時到底對我們的應(yīng)用程序做了什么？

當(dāng)我們把一個應(yīng)用程序的war包放到Tomcat的webapps目錄后，啟動Tomcat，然后就可以通過瀏覽器發(fā)送Http請求訪問該war包內(nèi)的Servlet了。
這個過程包括：
1、啟動Tomcat
2、Tomcat處理Http請求
而啟動Tomcat的目的就是為了處理Http請求。

一個Http請求通常是這樣子的：
http://localhost:8080/app/helloServlet
這個請求包括：

協(xié)議：http 主機名：localhost 端口：8080 應(yīng)用名：app Servlet名：helloServlet

我們通俗點來理解這個Http請求就是：瀏覽器通過Http協(xié)議，請求localhost:8080上的myapp應(yīng)用內(nèi)的helloServlet。

Tomcat架構(gòu)俯視圖：

二、那分析這個Http請求有什么用呢？和Tomcat有什么關(guān)系？

當(dāng)然有關(guān)系，上面這個Http請求中的localhost:8080其實代表的就是Tomcat。我們一個應(yīng)用程序想要從外部接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，那就要綁定一個端口，這個跟TCP協(xié)議有關(guān)系，外部請求發(fā)送給該端口，就能被對于的程序所接收到。Tomcat也是這樣，所以，Tomcat默認(rèn)綁定的就是8080。

所以上面這個Http請求首先是被Tomcat接收到，然后去解析這個請求。
解析這個請求包括：

請求所使用的方法，是GET，還是POST，還是其他 所請求的應(yīng)用與Servlet的名字是什么 請求所攜帶的數(shù)據(jù)

當(dāng)Tomcat把從8080端口獲取的請求解析完成后，它就應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用名和Servlet名字去找Servlet實現(xiàn)類了，只有找到Servlet實現(xiàn)類才能真正執(zhí)行Servlet里面的doGet或doPost方法。

所以，這里又分兩步：

根據(jù)請求中的應(yīng)用名和Servlet名怎么找到對應(yīng)的Servlet實現(xiàn)類呢 怎么執(zhí)行Servlet實現(xiàn)類中跟請求對應(yīng)的方法呢

首先關(guān)于第二點，很簡單：可以用***反射***
那么對于第一點該怎么實現(xiàn)呢？
其實也很簡單，要么默認(rèn)，要么映射。
默認(rèn)的意思就是，請求中的Servlet名就是類名，這種可行，但是不好用，一個類還有包名的，萬一在一個應(yīng)用中，存在不同的包下存在名字相同的Servlet，這個時候就尷尬了。
所以最好的方式就是映射，一個Servlet名對應(yīng)一個Servlet實現(xiàn)類。這也就是為什么我們在定義Servlet時，一定要做一個mapping關(guān)系，不管是通過@WebServlet注解還是在web.xml中，都需要配置一個mapping才能被訪問到。

所以，Tomcat通過監(jiān)聽端口，獲取數(shù)據(jù)，然后解析數(shù)據(jù)，根據(jù)請求url找到對應(yīng)的Servlet實現(xiàn)類，然后通過反射執(zhí)行Servlet實現(xiàn)類中的方法。

這個流程并不難，如果我們自己實現(xiàn)，30分鐘內(nèi)可能就能實現(xiàn)出來這么一個功能，這也是Tomcat的主線功能，那么Tomcat復(fù)雜在哪呢？
其實還是復(fù)雜在這條主線，這條主線再拆分一下就是兩步：

獲取并解析數(shù)據(jù) 尋找并執(zhí)行Servlet

tomcat容器對比：

三、Servlet

我們在來細(xì)想一下這里的第二步：尋找并執(zhí)行Servlet

我們通常說Tomcat是一個Servlet容器，到底體現(xiàn)在哪，怎么體現(xiàn)的呢？
我們得先來理解一下Servlet，Servlet=Server+Applet，表達(dá)的意思就是運行在服務(wù)端的應(yīng)用程序，它跟運行在客戶端的應(yīng)用程序是相對的，運行在客戶端的應(yīng)用程序，可以隨著用戶的操作而發(fā)生變化，而運行在服務(wù)端的應(yīng)用程序，用戶是不能直接操作的，你只能通過發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請求來操作它，這就是Servlet的由來。這也就是為什么Servlet規(guī)范里會定義ServletRequest，ServletResponse接口，都是跟請求相關(guān)的，所以，Servlet其實就為Java程序員方便處理請求和響應(yīng)的一種抽象，作為Java程序員，你只需要通過定義Servlet，然后接收到的ServletRequest對象就代表請求，而不用關(guān)心ServletRequest具體的實現(xiàn)類是什么，是誰實現(xiàn)的，都不用關(guān)系，只要知道這個對象代表一個請求即可。
所以誰來實現(xiàn)這些接口呢？大家自然就能想到了，是Tomcat、Jetty這些了。比如Tomcat中對應(yīng)的請求實現(xiàn)類是RequestFacade，我們在Servlet中進(jìn)行強制轉(zhuǎn)化是沒有問題的，比如這么寫：

@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {RequestFacade requestFacade = (RequestFacade) req;resp.getWriter().println("luban annotation servlet");}

我們重新理解了Servlet之后，就可以再來理解Tomcat了，Tomcat確實是一個容器，但是是一個分層的容器。因為一個Servlet代表一個功能，一個應(yīng)用中可以有多個Servlet，所以在Tomcat中存在Context容器，Context容器中收納Servlet，Context就代表應(yīng)用，也就是應(yīng)用上下文，然后我們的應(yīng)用是部署在主機上的，所以Tomcat中存在Host容器，一個Host容器中可以容納多個Context容器，再繼續(xù)，我們可能是多個主機所提供的功能屬于同一范疇的，所以在Tomcat中，在Host之上還有一層Engine。所以我們說的容器包括：Engine、Host、Context。

而Tomcat除開實現(xiàn)了這個層級結(jié)構(gòu)之外，還提供了一些輔助功能。
既然現(xiàn)在容器分層了，所以一個請求在尋找Servlet的過程中，就會經(jīng)過每一層容器，那么每層容器在這個過程中都可以去做一些事情，并且允許用戶自定義這些事情，比如可以在Host層去指定：所有請求該Host的請求都將日志打印到hostname.log文件中，或者所有請求該Host的請求都由該Host添加一下參數(shù)，其他容器也類似，這其實就是一種責(zé)任鏈模式，Tomcat中實現(xiàn)了這種模式，是通過：Pipeline和Valve實現(xiàn)的。

好，這是關(guān)于容器的分析。
接下來我們再來分析一下Tomcat是怎么解析請求的，上文我們分析了，Tomcat實際上就是把接收到的請求轉(zhuǎn)化成RequestFacade對象，最后把這個對象傳遞給Servlet。
那么Tomcat的數(shù)據(jù)從哪來的呢？上文中我們一直默認(rèn)Tomcat接收的是Http請求，那么這個Http請求是怎么到達(dá)Tomcat的呢？總不是憑空飛過來了的吧。
大家應(yīng)該想到了，是通過網(wǎng)線傳過來的，所以我們要分析Tomcat是怎么接收到Http請求，就要分析網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議了。
首先，我們?yōu)槭裁葱枰W(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議呢？
網(wǎng)絡(luò)是用來傳輸數(shù)據(jù)的，比如現(xiàn)在主機A有一份數(shù)據(jù)要發(fā)送給主機B，那么主機A在擁有數(shù)據(jù)的同時還是要知道主機B的地址，也就是IP，所以現(xiàn)在相當(dāng)于主機A上要有：數(shù)據(jù)+對方IP地址

四、流程圖

Tomcat：

（1）Tomcat中只有一個Server，一個Server可以有多個Service，一個Service可以有多個Connector和一個Container；
（2） Server掌管著整個Tomcat的生死大權(quán)；
（4）Service 是對外提供服務(wù)的；
（5）Connector用于接受請求并將請求封裝成Request和Response來具體處理；
（6）Container用于封裝和管理Servlet，以及具體處理request請求；

Connector：

四個子容器：

（1）Engine：引擎，用來管理多個站點，一個Service最多只能有一個Engine；
（2）Host：代表一個站點，也可以叫虛擬主機，通過配置Host就可以添加站點；
（3）Context：代表一個應(yīng)用程序，對應(yīng)著平時開發(fā)的一套程序，或者一個WEB-INF目錄以及下面的web.xml文件；
（4）Wrapper：每一Wrapper封裝著一個Servlet；

上述的包含關(guān)系或者說是父子關(guān)系，都可以在tomcat的conf目錄下的server.xml配置文件中看出，下圖是刪除了注釋內(nèi)容之后的一個完整的server.xml配置文件（Tomcat版本為8.0）

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五、那么Tcp是用來干什么的呢？

回到上面的場景，主機A想把數(shù)據(jù)發(fā)送給主機B，那誰來保證數(shù)據(jù)能可靠的到達(dá)對方呢？這就是Tcp協(xié)議所要做的事情。
那Http協(xié)議又是怎么回事呢？我們上面接收的Ip,Tcp都是跟傳輸相關(guān)的，而Http是跟應(yīng)用相關(guān)的，是跟數(shù)據(jù)所表達(dá)的意義相關(guān)的，比如，主機A發(fā)一份數(shù)據(jù)給主機B之后，主機B接收到這份數(shù)據(jù)后，它要干什么呢？它要執(zhí)行什么動作呢？這就是Http協(xié)議所要表達(dá)的，通過在數(shù)據(jù)中增加一些有意義的元素，比如請求方法，這樣數(shù)據(jù)接收方能更快的根據(jù)Http協(xié)議解析數(shù)據(jù)，完成對應(yīng)的動作。
解析的比較粗，因為這不是本文的重點，我的重點是，那么誰來實現(xiàn)Http協(xié)議，誰來實現(xiàn)Tcp協(xié)議呢？
答案是：操作系統(tǒng)來實現(xiàn)Tcp協(xié)議，比如Linux、Windows，運行在操作系統(tǒng)之上的其他應(yīng)用程序來實現(xiàn)Http協(xié)議，比如瀏覽器、Tomcat。
比如Linux的源碼中就有關(guān)于Tcp協(xié)議的實現(xiàn)，包括三次握手，四次揮手，都是通過c語言來實現(xiàn)的。那么瀏覽器它依照Http協(xié)議定義好數(shù)據(jù)之后，怎么利用Tcp協(xié)議發(fā)送出去呢？Tomcat怎么利用Tcp協(xié)議接收數(shù)據(jù)呢？
瀏覽器能不能直接調(diào)用操作系統(tǒng)中實現(xiàn)TCP協(xié)議關(guān)于發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)呢？Tomcat能不能調(diào)用對應(yīng)接收數(shù)據(jù)的函數(shù)呢？
原理上是可以的，但是就像我們開發(fā)業(yè)務(wù)一樣，我們不會將真正實現(xiàn)業(yè)務(wù)的方法直接暴露給其他人調(diào)用，而會提供一個接口，操作系統(tǒng)也一樣，這個接口就是Socket。
所以Tomcat是通過Socket從操作系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的，拿到數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析。
而Tomcat從操作系統(tǒng)系統(tǒng)拿數(shù)據(jù)又有幾種方式，也就是IO模型：BIO,NIO,AIO，這些不同的模式Tomcat都是支持的，只需要在server.xml中進(jìn)行配置即可。
簡單記錄了一下關(guān)于Tomcat的隨筆，其實關(guān)于TSocket、IO模型可以寫得更多一點，限于篇幅，本篇就到此為止吧，下次繼續(xù)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Tomcat底层原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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