开启博客分享已近三个月,感谢所有花时间精力和小编一路学习和成长的伙伴们,有你们的支持,我们继续再接再厉
**本人博客网站 **IT小神 www.itxiaoshen.com
Tomcat官网 http://tomcat.apache.org/
Apache Tomcat软件是Jakarta Servlet、Jakarta Server Pages、Jakarta Expression Language、Jakarta WebSocket、Jakarta annotation和Jakarta Authentication规范的开源实现。简单来说也是一个基于Servlet、JSP规范的轻量级Web应用服务器,在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用,也是大部分Java技术栈开发和调试Web程序的首选,目前官方最新版本为10.0.12 Released,而10.1.0-M6 Released还是alpha阶段。
Tomcat最初是由Sun的软件架构师詹姆斯·邓肯·戴维森开发的,后来他帮助将其变为开源项目,并由Sun贡献给Apache软件基金会,成为Apache的定级项目
Tomcat、Jetty、Undertow这几个都是非常有名实现Servlet规范的应用服务器,Tomcat本身也是业界上非常优秀的中间件,简单可可以将Tomcat看成是一个Http服务器+Servlet容器,Servlet 容器是管理和运行 Servlet 的;相信大家对这只三脚猫Logo都是非常熟悉了,不管是在学校和还是工作都经常使用它,特别是Java程序员最初学习编程都经历过在Idea或Eclipse中配置Tomcat启动Web项目,当然还可以通过基于tomcat maven插件或者SpringBoot内嵌web容器(我们在前面《Spring Boot浅聊入门v2.5.3文章》说到Spring Boot内嵌Tomcat容器其实就是New 创建Tomcat的实例)方式调试运行。
大家都非常了解Java Web的三大组件Servlet,Filter,Listener,但我们本篇决定不展开聊Servlet规范部分,当前面试官也会让你谈谈对于Servlet的理解,我们这里只是简单提下后续有时间再针对Servlet相关知道再来深入研究分析,这里主要为了学习tomcat架构实现而简单说下Servlet容器工作流程:
Tomcat10.0官方用户指南 https://tomcat.apache.org/tomcat-10.0-doc/index.html
#安装Tomcat需要先保证有安装JDK环境,建议JDK版本为8以上,JDK17现在都已可用了
#解压文件
unzip apache-tomcat-10.0.12.zip
#进入目录
cd apache-tomcat-10.0.12/bin
#启动tomcat
./startup.sh
#查看默认配置8080端口服务是否启动
netstat -lntp | grep 8080
Tomcat源码中大量使用模板方法和适配器的设计模式,封装很多的组件,组件之间呈现出明显的层级关系,一层套着一层,这就是经典的套娃式架构设计;个人推荐从tomca配置文件开始理解其架构这个也是基于套娃式架构设计的优点得来。Tomcat 模块分层结构及相关模块的功能说明如下图:
Tomcat 核心组件架构图如下所示:
上面有些功能我们可以通过上面的1.3章节提供的官方用户指南查阅到相关信息,这里简单罗列几条说明
Listener 组件
JNDI
Cluster 组件
Realm 组件
Loader 组件
Manager 组件
Catalina 是 Tomcat 中的一个重要组件,它负责的是解析 Tomcat 的配置文件(server.xml),以此来创建服务器 Server 组件并进行管理。下面是Tomcat的conf目录下大名鼎鼎server.xml核心配置的内容结构,Server-Service-(Connector+Engine),在GlobalNamingResouce 域中可以定义全局资源 tomcat-user.xml,在web.xml文件中也有常见如session-config配置session超时时间默认是30分钟。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
<GlobalNamingResources>
<Resource name="UserDatabase" auth="Container"
type="org.apache.catalina.UserDatabase"
description="User database that can be updated and saved"
factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"
pathname="conf/tomcat-users.xml" />
</GlobalNamingResources>
<Service name="Catalina">
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>
<Connector executor="tomcatThreadPool"
port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
</Connector>
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>
我们知道tomcat是处理http的请求,意味着tomcat使用的是 HTTP 协议进行数据传输,而HTTP 协议是一种应用层协议,其本质就是一种浏览器与服务器之间约定好的通信格式,因此tomcat作为一个Http服务器需要包含接受连接、解析请求数据、处理请求和发送响应这几大块功能。在这里我们再分析tomcat最核心的两个功能:
Tomcat 最底层使用的是Socket进行连接的,所以这里也涉及网络IO模型,通过socket监听本机端口,接收和处理监听端口的网络请求,Request和Response是按照Http协议来封装的,所以Connector同时需要实现TCP/IP协议和Http协议;基于核心功能Tomcat 设计了两个核心组件连接器(Connector)和容器(Container)来分别实现,连接器复杂对外接收和解析请求,封装request和response,最后把数据交给Containner,容器负责内部处理。
连接器主要需要完成以下三个核心功能:
Tomcat 通过 EndPoint、Processor 和 Adapter这 3 个组件来实现连接器,这三个组件之间通过抽象接口进行交互。从一个请求的正向流程来看, Endpoint 负责提供请求字节流给 Processor,Processor 负责提供 Tomcat 定义的 Request 对象给 Adapter,Adapter 负责提供标准的 ServletRequest 对象给 Servlet 容器:
容器主要用于封装和管理Servlet以及具体处理Request请求。Tomcat 中设计四大Servlet容器组件,分别是Engine、Host、Context、Wrapper--->Servlet,这 4 种容器不是平行关系,而是父子关系。在tomcat源码org.apache.catalina.core.StandardEngine四个都有其标准实现,每一个容器都有一个 Pipeline 对象。
Engine、Host、Context、Wrapper容器都继承ContainerBase,而ContainerBase有StandardPipeLine对象,每个容器构造方法setBasic设置默认Valve(StandardEngineValve),PipeLine和Valve组件的init、start。
Connector使用容器Container处理请求时,connector.getService().getContainer().getPipeLine().getFirst().invoke(request,response);
整个 Tomcat 其实就是一个 Catalina 实例,Tomcat 启动的时候会初始化这个实例,Catalina 实例通过加载server.xml 完成其他实例的创建,创建并管理一个 Server,Server 创建并管理多个服务, 每个服务又可以有多个Connector 和一个 Container。
我们知道启动tomcat是执行startup.sh脚本文件,这个脚本文件里又执行catalina.sh最终是执行org.apache.catalina.startup.Bootstrap类。
因此得知Tomcat从Bootstrap类main方法开始,以链的方式逐级调用各模块的init方法进行初始化, 待各个模块都初始化后, 又会逐级调用各个模块的start()方法启动各个模块;commonLoader、catalinaLoader、sharedLoader这三个类加载器打破双亲委派。下面是tomcat启动流程时序图:
接下来我们演示内嵌tomcat运行示例,创建maven项目,pom文件
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>spring-extend</artifactId>
<groupId>com.itxs</groupId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<artifactId>tomcat-test</artifactId>
<properties>
<maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
<artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
<version>8.5.28</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat</groupId>
<artifactId>tomcat-jasper</artifactId>
<version>8.5.28</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework</groupId>
<artifactId>spring-web</artifactId>
<version>5.3.9</version>
<scope>compile</scope>
</dependency>
</dependencies>
</project>
创建一个可以测试Servlet,MyFirstServlet.java
package com.itxs;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
public class MyFirstServlet extends HttpServlet {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
doPost(req, resp);
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
resp.getWriter().print("hello tomcat servlet,access success!!!");
}
}
TomcatApplication.java文件
package com.itxs;
import org.apache.catalina.LifecycleException;
import org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener;
import org.apache.catalina.core.StandardContext;
import org.apache.catalina.startup.Tomcat;
import javax.servlet.ServletException;
import java.io.File;
public class TomcatApplication {
public static int TOMCAT_PORT = 8080;
public static String TOMCAT_HOSTNAME = "127.0.0.1";
public static String WEBAPP_PATH = "src/main";
public static void main(String[] args) throws LifecycleException {
TomcatApplication.run();
}
public static void run() throws LifecycleException {
Tomcat tomcat = new Tomcat();
tomcat.setPort(TomcatApplication.TOMCAT_PORT);
tomcat.setHostname(TomcatApplication.TOMCAT_HOSTNAME);
tomcat.setBaseDir("."); // tomcat 信息保存在项目下
StandardContext myContext = null;
try {
myContext = (StandardContext) tomcat.addWebapp("/itxs", System.getProperty("user.dir") + File.separator + TomcatApplication.WEBAPP_PATH);
myContext.setReloadable(false);
// 上下文监听器
myContext.addLifecycleListener(new AprLifecycleListener());
// 注册servlet
tomcat.addServlet("/itxs", "myFirstServlet",new MyFirstServlet());
// servlet mapping
myContext.addServletMappingDecoded("/first.do", "myFirstServlet");
tomcat.start();
tomcat.getServer().await();
} catch (ServletException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行main方法
并访问http://127.0.0.1:8080/itxs/first.do,收到结果页面
官方下载tomcat源码,目前最新稳定版本为10.0.12
#由于tomcat源码依赖jakartaee-migration模块,而jakartaee-migration未发布到maven repository,我们需要git clone到本地,再mvn install来部署解决tomcat源码的编译问题,https://github.com/apache/tomcat-jakartaee-migration
#解压文件,进入到tomcat-jakartaee-migration-main目录,地址栏上输入cmd进入命令行窗口并且自动进入当前目录
#执行maven安装到本地仓库
mvn clean install
#加压apache-tomcat-10.0.12-src.zip的文件,Tomcat源码并非maven项目结构,但可以通过pom指定java代码目录(无需按照src/main结构来),项目目录下创建pom.xml文件,内容如下:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.github.sources</groupId>
<artifactId>source-tomcat</artifactId>
<version>10.0-SNAPSHOT</version>
<name>source-tomcat</name>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>4.12</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.easymock</groupId>
<artifactId>easymock</artifactId>
<version>3.5.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.ant</groupId>
<artifactId>ant</artifactId>
<version>1.10.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>wsdl4j</groupId>
<artifactId>wsdl4j</artifactId>
<version>1.6.2</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>javax.xml</groupId>
<artifactId>jaxrpc</artifactId>
<version>1.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.eclipse.jdt</groupId>
<artifactId>org.eclipse.jdt.core</artifactId>
<version>3.25.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.eclipse.jdt.core.compiler</groupId>
<artifactId>ecj</artifactId>
<version>4.6.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat</groupId>
<artifactId>jakartaee-migration</artifactId>
<version>0.2.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>biz.aQute.bnd</groupId>
<artifactId>biz.aQute.bndlib</artifactId>
<version>5.2.0</version>
<scope>provided</scope>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<finalName>Tomcat10.0</finalName>
<sourceDirectory>java</sourceDirectory>
<testSourceDirectory>test</testSourceDirectory>
<resources>
<resource>
<directory>java</directory>
</resource>
</resources>
<testResources>
<testResource>
<directory>test</directory>
</testResource>
</testResources>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>3.6.1</version>
<configuration>
<encoding>UTF-8</encoding>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
#由于源码apache-tomcat-10.0.12的pom文件里的jakartaee-migration的版本为0.2.1-SNAPSHOT,我们改为上面tomcat-jakartaee-migration-main的项目的版本1.0.1-SNAPSHOT
#我们在JDTCompiler里注释下面三行源码, 不能会报没有 CompilerOptions.VERSION_16
// settings.put(CompilerOptions.OPTION_Source, CompilerOptions.VERSION_16);
// settings.put(CompilerOptions.OPTION_TargetPlatform, CompilerOptions.VERSION_16);
// settings.put(CompilerOptions.OPTION_Compliance, CompilerOptions.VERSION_16);
前面章节我们已提到tomcat main函数的入口在org.apache.catalina.startup.Bootstrap里,知道main函数
会遇到测试类的报错如下,可以尝试运行忽略测试类,或者直接删除maven compile时产生的test文件夹,我们这里直接删除test文件夹
由于目前tomcat启动找不到配置文件,因此我们在源码根目录下创建source文件夹,并将conf和webapps这两个目录转移到source文件夹中
然后在运行设置里添加如下vm参数
-Dcatalina.home=F:\develop\apache-tomcat-10.0.12-src\source
-Dcatalina.base=F:\develop\apache-tomcat-10.0.12-src\source
-Djava.util.logging.manager=org.apache.juli.ClassLoaderLogManager
-Djava.util.logging.config.file=F:\develop\apache-tomcat-10.0.12-src\source\conf\logging.properties
配置好指定的catalina.home和catalina.base以及日志相关jvm参数后,启动Tomcat,到这里,我们是可以启动tomcat程序,但是访问http://localhost:8080/ 会报500错误,启动Tomcat BootStrap时未加载JSP编译器JasperInitializer
#在org.apache.catalina.startup.ContextConfig#configureStart中
webConfig(); // 这句下面添加如下初始化语句
context.addServletContainerInitializer(new JasperInitializer(), null);
重新启动Tomcat,查看http://localhost:8080,出现tomcat的页面
关于性能调优方面可以考虑一下几个:
我们本篇只是简单理解tomcat架构和搭建tomcat源码调试环境,后续有时间我们再对tomcat源码和设计模式做进一步剖析和分享
手机扫一扫
移动阅读更方便
你可能感兴趣的文章