tomcat web容器工做原理
Tomcat的模块结构设计的至关好，并且其Web 容器的性能至关出色。JBoss直接就使用了Tomcat的web容器，WebLogic的早期版本也是使用了Tomcat的代码。
Web容器的工做过程在下面的第二个参考文档中的文档已经说得至关清楚，我也就再也不重复说了。若是不清楚调用过程，须要先看这个文档。这里分析一下Connector的处理过程。
1. 一个简单的Web Server示例
这个例子也是从网上找得，不知道原做者，也就不在参考资料中引用了。
这个启动服务的主程序。
public class HttpServer {
public static void main(String args[]) {
int port;
ServerSocket server_socket; // 读取服务器端口号
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
} catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
// 监听服务器端口，等待链接请求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port "
+ server_socket.getLocalPort());
// 显示启动信息
while (true) {
Socket socket = server_socket.accept();
System.out.println("New connection accepted "
+ socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());
// 建立分线程
try {
HttpRequestHandler request = new HttpRequestHandler(socket);
Thread thread = new Thread(request);
// 启动线程
thread.start();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
}
}html
下面是建立输出的线程
public class HttpRequestHandler implements Runnable {
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 构造方法
public HttpRequestHandler(Socket socket) throws Exception {
this.socket = socket;
this.input = socket.getInputStream();
this.output = socket.getOutputStream();
this.br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket
.getInputStream()));
}java
// 实现Runnable 接口的run()方法
public void run() {
try {
processRequest();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}web
private void processRequest() throws Exception {
while (true) {
// 读取并显示Web 浏览器提交的请求信息
String headerLine = br.readLine();
System.out.println("The client request is " + headerLine);
if (headerLine.equals(CRLF) || headerLine.equals(""))
break;
StringTokenizer s = new StringTokenizer(headerLine);
String temp = s.nextToken();
if (temp.equals("GET")) {
String fileName = s.nextToken();
fileName = "." + fileName;
// 打开所请求的文件
FileInputStream fis = null;
boolean fileExists = true;
try {
fis = new FileInputStream("D:/workspace/tomcat/bin/"+fileName);
} catch (FileNotFoundException e) {
fileExists = false;
}
// 完成回应消息
String serverLine = "Server: a simple java httpServer";
String statusLine = null;
String contentTypeLine = null;
String entityBody = null;
String contentLengthLine = "error";
if (fileExists) {
statusLine = "HTTP/1.0 200 OK" + CRLF;
contentTypeLine = "Content-type: " + contentType(fileName) + CRLF;
contentLengthLine = "Content-Length: "
+ (new Integer(fis.available())).toString() + CRLF;
} else {
statusLine = "HTTP/1.0 404 Not Found" + CRLF;
contentTypeLine = "text/html";
entityBody = "<HTML>"
+ "<HEAD><TITLE>404 Not Found</TITLE></HEAD>" + "<BODY>404 Not Found" + "<br>usage:http://yourHostName:port/" + "fileName.html</BODY></HTML>";
}
// 发送到服务器信息
output.write(statusLine.getBytes());
output.write(serverLine.getBytes());
output.write(contentTypeLine.getBytes());
output.write(contentLengthLine.getBytes());
output.write(CRLF.getBytes());
// 发送信息内容
if (fileExists) {
sendBytes(fis, output);
fis.close();
} else {
output.write(entityBody.getBytes());
}
}
}
// 关闭套接字和流
try {
output.close();
br.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
}
}apache
private static void sendBytes(FileInputStream fis, OutputStream os)
throws Exception {
// 建立一个 1K buffer
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytes = 0;
// 将文件输出到套接字输出流中
while ((bytes = fis.read(buffer)) != -1) {
os.write(buffer, 0, bytes);
}
}数组
private static String contentType(String fileName) {
if (fileName.endsWith(".htm") || fileName.endsWith(".html")) {
return "text/html";
}
return "fileName";
}
}
这个简单的例子说明的web服务的基本实现。Tomcat在此之上模块化出线程池，网络链接和WebHttp协议3个包。线程池可独立使用，网络链接使用池化，WebHttp直接从网络链接池中获取便可。
2. 线程池的实现
这个功能的实如今包 org.apache.tomcat.util.thread 中。
ThreadPool是线程池，是这个功能实现的核心。它使用了全部的其余类进行工做。在类图中，全部的其余类都是被此类的使用关系。
咱们来看此类是如何工做得。
启动链接池的方法：
public synchronized void start() {
stopThePool = false;
currentThreadCount = 0;
currentThreadsBusy = 0;浏览器
adjustLimits();
pool = new ControlRunnable[maxThreads];
openThreads(minSpareThreads);
if (maxSpareThreads < maxThreads) {
monitor = new MonitorRunnable(this);
}
}
方法中，根据配置状况，初始化全部线程进入备用状态。
首先定义maxThreads数目的数组，可是仅仅初始化其中minSpareThreads个。MonitorRunnable用于检查，是否空闲数目超过 maxSpareThreads个。
currentThreadCount 是当前初始化可使用的线程数目，而currentThreadsBusy 是当前正在使用的线程数目。
使用链接池的方法：
public void runIt(ThreadPoolRunnable r) {
if (null == r) {
throw new NullPointerException();
}
ControlRunnable c = findControlRunnable();
c.runIt(r);
}
该方法中，先寻找可用的线程，找到后在其中运行便可。
找可用线程的方法也很简单，就是将线程数组中第 currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1 个元素取出返回，而后将此元素设成null。
线程运行完毕后，设置currentThreadsBusy-- ，而后将 currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1 的线程放回就能够了。
线程不够用就等待，等待失败就抛出异常。
说明一下上面未提到的类的功能：
ThreadPoolRunnable 这是一个接口，规定了一个线程运行时须要运行的一些动做。这里须要写一些业务逻辑的代码了。
ThreadWithAttributes 这个类从上面的代码中没有看到，这个类标识当前运行线程的一些特征，好比记录当前运行线程的一些状态。
ThreadPoolListener 用于监控ThreadPool中新增线程的状况。
ControlRunnable 这个类是ThreadPool的内部类，用于运行ThreadPoolRunnable 。当ThreadPoolRunnable 运行完毕后，通知ThreadPool回收线程。它时刻处于备用状态。此对象实例化后，就一直在死循环检查是否有它须要运行的东西。
3. 网络链接功能的实现
这个功能的实如今包 org.apache.tomcat.util.net 中。
网络链接功能构建于线程池之上，实现了一个链接服务模型。服务器打开端口，池化进入链接，为进入的链接建立工做线程。
Tomcat的网络链接两个主要的应用是1. 本身提供的web应用。2. 给Apache提供的web应用。这两个过程的解析过程都是同样的。仅仅在于网络链接协议有差异而已。两个应用都使用此包的功能实现。tomcat
PoolTcpEndpoint是核心，它使用了ThreadPool。TcpWorkerThread经过调用接口TcpConnectionHandler来完成一次链接须要完成的工做。TcpConnection标识了一个链接对象。
PoolTcpEndpoint的初始化方法代码很简单，在构建器中建立或引用ThreadPool，在初始化时建立ServerSocket，用于侦听客户端链接。
下面是初始化方法
public void initEndpoint() throws IOException, InstantiationException {
try {
if (factory == null)
factory = ServerSocketFactory.getDefault();
if (serverSocket == null) {
try {
if (inet == null) {
serverSocket = factory.createSocket(port, backlog);
} else {
serverSocket = factory
.createSocket(port, backlog, inet);
}
} catch (BindException be) {
throw new BindException(be.getMessage() + ":" + port);
}
}
if (serverTimeout >= 0)
serverSocket.setSoTimeout(serverTimeout);
} catch (IOException ex) {
// log("couldn't start endpoint", ex, Logger.DEBUG);
throw ex;
} catch (InstantiationException ex1) {
// log("couldn't start endpoint", ex1, Logger.DEBUG);
throw ex1;
}
initialized = true;
}
启动的方法一样简单，仅仅将TcpWorkerThread做为线程池的工做线程，启动链接池，就大功告成了。
public void startEndpoint() throws IOException, InstantiationException {
if (!initialized) {
initEndpoint();
}
if (isPool) {
tp.start();
}
running = true;
paused = false;
if (isPool) {
listener = new TcpWorkerThread(this);
tp.runIt(listener);
} else {
log.error("XXX Error - need pool !");
}
}
侦听的细节包装在TcpWorkerThread类中。运行时，它在ServerSocket端口侦听。当发现有链接进入后，马上开启一个新线程继续侦听，本线程开始处理链接。下面是代码：
public void runIt(Object perThrData[]) {
// Create per-thread cache
if (endpoint.isRunning()) {
// Loop if endpoint is paused
while (endpoint.isPaused()) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// Ignore
}
}
// Accept a new connection
Socket s = null;
try {
s = endpoint.acceptSocket();
} finally {
// Continue accepting on another thread...
if (endpoint.isRunning()) {
endpoint.tp.runIt(this);
}
}
// Process the connection
if (null != s) {
TcpConnection con = null;
int step = 1;
try {
// 1: Set socket options: timeout, linger, etc
endpoint.setSocketOptions(s);
// 2: SSL handshake
step = 2;
if (endpoint.getServerSocketFactory() != null) {
endpoint.getServerSocketFactory().handshake(s);
}
// 3: Process the connection
step = 3;
con = (TcpConnection) perThrData[0];
con.setEndpoint(endpoint);
con.setSocket(s);
endpoint.getConnectionHandler().processConnection(con,
(Object[]) perThrData[1]);
} catch (SocketException se) {
……
4. 协议 web http的实现
这个功能的实如今包 org.apache.coyote.http11 中。
对于Http协议的实现核心类是Http11Protocol。具体功能的实现类有MXPoolListener(实现ThreadPoolListener)，Http11ConnectionHander(实现TcpConnectionHandler)。
Http11Protocol的初始化方法比较简单，就是设置一下让网络链接开始运行。
Http11ConnectionHander 则初始化类Http11Processor，由它解析请求的字符串，交给生成此Connection的Connector的Container，也就是 Engine完成。Engine经过递归，解析应返回用户的数据。这个过程在参考文档中有介绍了。服务器
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