Tomcat内可能有多个Service,在Tomcat中配置多个Service,可实现通过不同端口号访问同一台机器上部署的不同应用。
连接器与容器之间通过标准的ServletRequest/ServletResponse通信。
连接器对Servlet容器屏蔽了 协议及I/O模型的区别,处理Socket通信和应用层协议的解析,得到Servlet请求。
所以无论是HTTP、AJP,最终在容器中获取到的都是标准ServletRequest对象。
那它应该有哪些子模块呢?
优秀的模块化设计应该考虑高内聚、低耦合。连接器需完成如下高内聚功能:
因此Tomcat设计3个组件实现这3功能:Endpoint、Processor和Adapter。
组件间通过抽象接口交互,以封装变化:将系统中经常变化的部分和稳定的部分隔离,有助于增加复用性,并降低系统耦合度。
不管网络通信I/O模型、应用层协议、浏览器端发送的请求信息如何变化,但整体处理逻辑不变:
若要支持新的I/O方案、新的应用层协议,只需要实现相关具体子类,而上层通用处理逻辑不变。
由于I/O模型和应用层协议可自由组合,比如NIO + HTTP或者NIO.2 + AJP。Tomcat将网络通信和应用层协议解析放在一起考虑,设计了ProtocolHandler接口,封装这两种变化点。
各种协议和通信模型的组合有相应的具体实现类,如:
系统也存在一些相对稳定部分,因此Tomcat设计了一系列抽象基类封装稳定部分,抽象基类AbstractProtocol实现了ProtocolHandler接口。
每种应用层协议有自己的抽象基类,如AbstractAjpProtocol和AbstractHttp11Protocol,具体协议实现类扩展了协议层抽象基类。
这是为尽量将稳定的部分放到抽象基类,同时每一种I/O模型和协议的组合都有相应的具体实现类,我们在使用时可以自由选择。
Endpoint和Processor放在一起抽象成了ProtocolHandler组件
连接器用ProtocolHandler处理网络连接、应用层协议,包含如下重要部件
通信端点,即通信监听的接口,是具体的Socket接收和发送处理器,是对传输层的抽象,因此Endpoint用来实现TCP/IP协议。
Endpoint是一个接口,对应的抽象实现类是AbstractEndpoint,而AbstractEndpoint的具体子类,比如在NioEndpoint和Nio2Endpoint中,有两个重要的子组件:Acceptor和SocketProcessor。
用于监听Socket连接请求。SocketProcessor用于处理接收到的Socket请求,它实现Runnable接口,在run方法里调用协议处理组件Processor进行处理。
为了提高处理能力,SocketProcessor被提交到线程池来执行。而这个线程池叫作执行器(Executor)。
Processor用来实现应用层的HTTP协议,接收来自Endpoint的Socket,读取字节流解析成Tomcat Request和Response对象,并通过Adapter将其提交到容器处理。
Processor是一个接口,定义了请求的处理等方法。它的抽象实现类AbstractProcessor对一些协议共有的属性进行封装,没有对方法进行实现。具体的实现有AjpProcessor、Http11Processor等,这些具体实现类实现了特定协议的解析方法和请求处理方式。
连接器的组件图:
Endpoint接收到Socket连接后,生成一个SocketProcessor任务提交到线程池处理,SocketProcessor的run方法会调用Processor组件去解析应用层协议,Processor通过解析生成Request对象后,会调用Adapter的Service方法。
一个连接器对应一个监听端口,比如一扇门,一个web应用是一个业务部门,进了这个门后你可以到各个业务部门去办事。
Tomcat配置的并发数是endpoint里那个线程池。
由于协议不同,客户端发过来的请求信息也不尽相同,Tomcat定义了自己的Request类来“存放”这些请求信息。
ProtocolHandler接口负责解析请求并生成Tomcat Request类,但这个Request对象不是标准ServletRequest,不能用Tomcat Request作为参数调用容器。
于是Tomcat引入CoyoteAdapter,连接器调用CoyoteAdapter的sevice方法,传入Tomcat Request对象,CoyoteAdapter负责将Tomcat Request转成ServletRequest,再调用容器的service方法。
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,Processor负责应用层协议解析。连接器通过适配器Adapter调用容器。
为什么要多一层adapter?
在processor直接转换为容器的servletrequest和servletresponse是否更好,为何先转化为Tomcat的request和response,再用adapter做一层转换消耗性能?
若连接器直接创建ServletRequest、ServletResponse,就和Servlet协议耦合,连接器尽量保持独立性,它不一定要跟Servlet容器工作。
对象转化的性能消耗还是比较少的,Tomcat对HTTP请求体采取了延迟解析策略,即TomcatRequest对象转化成ServletRequest时,请求体的内容都还没读取,直到容器处理这个请求的时候才读取。
Adapter一层使用的是适配器设计模式,好处是当容器版本升级只修改Adaper组件适配到新版本容器就可以了,protocal handler组件代码不需要改动。
为何Netty常用做底层通讯模块,而Tomcat作为web容器?
可将Netty理解成Tomcat中的连接器,都负责网络通信、利用了NIO。但Netty素以高性能高并发著称,为何Tomcat不直接将连接器替换成Netty?