一文徹底搞懂 Tomcat ！

Tomcat是做Java Web開發(fā)時部署服務(wù)最受歡迎的容器，關(guān)于它的運(yùn)行機(jī)制和調(diào)優(yōu)參數(shù)本文進(jìn)行一定的整理。

Architecture

配置

<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
      <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" />
      <Listener className="org.apache.catalina.core.JasperListener" />
      <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
      <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
      <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />

   <Service name="Catalina">
     <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
                connectionTimeout="20000"
                redirectPort="8443" />
     <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
     <Engine name="Catalina" defaultHost="www.testwebapp.com">
       <Host name="www.testwebapp.com"  appBase="webapps"
             unpackWARs="true" autoDeploy="true">
       </Host>
     </Engine>
   </Service>
</Server>

• Server組件，頂級元素，是Tomcat的運(yùn)行實例，一個JVM只包含一個Server組件
• Listener，內(nèi)置的一些監(jiān)聽器，可以幫我們在發(fā)生特定事件的時候起到相應(yīng)的作用
• Service組件，可以有多個，它是將Connector組件與Container組件包裝組合在一起，對外提供服務(wù)。該組件中會包含多個Connector組件組件以及一個Container組件。
• Connector組件，隸屬于Service組件，可以有多個，如這里分別監(jiān)聽了HTTP/1.1西誒呦和AJP/1.3協(xié)議并分別綁定兩個獨(dú)立端口。將Socket請求過來的數(shù)據(jù)，都封裝成Request請求對象，同時將該請求對象傳遞給容器進(jìn)行下一步的處理。
• Engine引擎，用來管理多個站點(diǎn)， 一個Service最多只能有一個Engine
• Host，代表一個站點(diǎn)，也可以叫虛擬主機(jī)。它指定具體的服務(wù)的部署位置，如appBase指定了代碼的部署文件夾路徑，并且是否支持自動部署和自動解壓War包
• Context ：代表一個應(yīng)用程序，即為我們開發(fā)的一個war服務(wù)在webapp目錄下的各個應(yīng)用，或者一個WEB-INF 目錄以及下面的web.xml 文件；
• Wrapper ：每個Wrapper 封裝著一個servlet。

HTTP請求處理流程

• 1、在用戶在瀏覽器中點(diǎn)擊頁面進(jìn)行數(shù)據(jù)請求后，Tomcat本機(jī)默認(rèn)端口8080接收到數(shù)據(jù)請求，被在那里監(jiān)聽的Coyote HTTP/1.1 Connector獲得；

• 2、Connector把封裝好的Request請求交由其所在的Service的Engine來處理，并等待Engine的回應(yīng)；

• 3、Engine獲得請求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虛擬主機(jī)Host；

• 4、Engine匹配到名為localhost的Host（即使匹配不到也把請求交給該Host處理，因為該Host被定義為該Engine的默認(rèn)主機(jī)），名為localhost的Host獲得請求/test/index.jsp，匹配它所擁有的所有的Context。Host匹配到路徑為/test的Context（如果匹配不到就把該請求交給路徑名為“ ”的Context去處理）；

• 5、path=“/test”的Context獲得請求/index.jsp，在它的mapping table中尋找出對應(yīng)的Servlet。Context匹配到URL PATTERN為*.jsp的Servlet,對應(yīng)于JspServlet類；

• 6、構(gòu)造HttpServletRequest對象和HttpServletResponse對象，作為參數(shù)調(diào)用JspServlet的doGet（）或doPost（）.執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)存儲等程序；

• 7、Context把執(zhí)行完之后的HttpServletResponse對象返回給Host；

• 8、Host把HttpServletResponse響應(yīng)對象返回至Engine；

• 9、Engine將HttpServletResponse響應(yīng)對象返回至Connector；

• 10、Connector將HttpServletResponse響應(yīng)對象返回給客戶端的瀏覽器。

  Connector

  Connector是Tomcat的核心組件，從這里 可以看到各種Connector的對比。主要參數(shù)如下：

• maxThreads 默認(rèn)200，表示任意時刻能夠并行執(zhí)行的最大線程數(shù)

• minSpareThreads 默認(rèn)值10，表示任意時刻處于running狀態(tài)的線程的最小值，包括idle和active兩種狀態(tài)的線程

• maxConnections Tomcat能夠接收和處理的并發(fā)連接的最大值，超過這個值后的連接將會被放入一個queue中，等待有空閑線程調(diào)用。默認(rèn)值10000（NIO/NIO2）或8192（APR/native）

• acceptCount 默認(rèn)值100，當(dāng)沒有空閑線程的時候新的TCP請求連接都會放入這個一個queue中，這個是隊列的長度值，超過就直接拒絕請求了

• connectionTimeout 單位毫秒，超過這個值Connector將會釋放這個idle的連接

Executor

線程模型

• Acceptor：接收socket線程，這里雖然是基于NIO的connector，但是在接收socket方面還是傳統(tǒng)的serverSocket.accept()方式， 獲得SocketChannel對象，然后封裝在一個tomcat的實現(xiàn)類org.apache.tomcat.util.net.NioChannel對象中。然后將NioChannel對象封裝在一個PollerEvent對象中，并將PollerEvent對象壓入events queue里。這里是個典型的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式，Acceptor與Poller線程之間通過queue通信，Acceptor是events queue的生產(chǎn)者， Poller是events queue的消費(fèi)者。
• Poller：Poller線程中維護(hù)了一個Selector對象，NIO就是基于Selector來完成邏輯的。在connector中并不止一個Selector， 在socket的讀寫數(shù)據(jù)時，為了控制timeout也有一個Selector。可以先把Poller線程中維護(hù)的這個Selector標(biāo)為 主Selector 。Poller是NIO實現(xiàn)的主要線程。首先作為events queue的消費(fèi)者， 從queue中取出PollerEvent對象，然后將此對象中的channel以 OP_READ 事件注冊到 主Selector 中，然后主Selector執(zhí)行select操作， 遍歷出可以讀數(shù)據(jù)的socket，并從Worker線程池中拿到可用的Worker線程，然后將socket傳遞給Worker。
• Worker ：Worker線程拿到Poller傳過來的socket后，將socket封裝在SocketProcessor對象中。然后從Http11ConnectionHandler 中取出Http11NioProcessor對象，從Http11NioProcessor中調(diào)用CoyoteAdapter的邏輯。

References

• https://www.datadoghq.com/blog/tomcat-architecture-and-performance/

• https://cloud.tencent.com/developer/article/1103077

• https://blog.csdn.net/Diamond_Tao/article/details/87389315

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/85448047

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