淺談Tomcat多層容器的設計
目錄
- 容器的層次結構
- 請求定位Servlet的過程
- 工作原理
Tomcat的容器用來裝載Servlet。那Tomcat的Servlet容器是如何設計的呢？
容器的層次結構
Tomcat設計了4種容器：Engine、Host、Context和Wrapper
Tomcat通過這種分層，使得Servlet容器具有很好的靈活性。
- Context表示一個Web應用程序
- Wrapper表示一個Servlet，一個Web應用程序中可能會有多個Servlet
- Host代表一個虛擬主機，或一個站點，可以給Tomcat配置多個虛擬主機地址，而一個虛擬主機下可以部署多個Web應用程序
- Engine表示引擎，用來管理多個虛擬站點，一個Service最多只能有一個Engine
觀察Tomcat的server.xml配置文件。Tomcat采用了組件化設計，最外層即是Server
這些容器具有父子關系，形成一個樹形結構，Tomcat用組合模式來管理這些容器。
所有容器組件都實現Container接口，因此組合模式可以使得用戶對
單容器對象
最底層的Wrapper
組合容器對象
上面的Context、Host或者Engine
的使用具有一致性。
Container接口定義：
public interface Container extends Lifecycle { public void setName(String name); public Container getParent(); public void setParent(Container container); public void addChild(Container child); public void removeChild(Container child); public Container findChild(String name);}請求定位Servlet的過程
搞這么多層次的容器，Tomcat是怎么確定請求是由哪個Wrapper容器里的Servlet來處理的呢？
Tomcat用Mapper組件完成這個任務。
Mapper就是將用戶請求的URL定位到一個Servlet
工作原理
Mapper組件保存了Web應用的配置信息：容器組件與訪問路徑的映射關系，比如
- Host容器里配置的域名
- Context容器里的Web應用路徑
- Wrapper容器里Servlet映射的路徑
這些配置信息就是一個多層次的Map。
當一個請求到來時，Mapper組件通過解析請求URL里的域名和路徑，再到自己保存的Map里去查找，就能定位到一個Servlet。
一個請求URL最后只會定位到一個Wrapper容器，即一個Servlet。
假如有一網購系統，有
- 面向B端管理人員的后臺管理系統
- 面向C端用戶的在線購物系統
這倆系統跑在同一Tomcat，為隔離它們的訪問域名，配置兩個虛擬域名：
manage.shopping.com
管理人員通過該域名訪問Tomcat去管理用戶和商品，而用戶管理和商品管理是兩個單獨的Web應用
user.shopping.com
C端用戶通過該域名去搜索商品和下訂單，搜索功能和訂單管理也是兩個獨立Web應用
這樣部署，Tomcat會創建一個Service組件和一個Engine容器組件，在Engine容器下創建兩個Host子容器，在每個Host容器下創建兩個Context子容器。由于一個Web應用通常有多個Servlet，Tomcat還會在每個Context容器里創建多個Wrapper子容器。每個容器都有對應訪問路徑
Tomcat如何將URL定位到一個Servlet呢？
首先，根據協議和端口號選定Service和Engine
Tomcat的每個連接器都監聽不同的端口，比如Tomcat默認的HTTP連接器監聽8080端口、默認的AJP連接器監聽8009端口。該URL訪問8080端口，因此會被HTTP連接器接收，而一個連接器是屬于一個Service組件的，這樣Service組件就確定了。一個Service組件里除了有多個連接器，還有一個Engine容器，因此Service確定了，Engine也確定了。
根據域名選定Host。
Mapper組件通過URL中的域名去查找相應的Host容器，比如user.shopping.com，因此Mapper找到Host2容器。
根據URL路徑找到Context組件
Host確定以后，Mapper根據URL的路徑來匹配相應的Web應用的路徑，比如例子中訪問的是/order，因此找到了Context4這個Context容器。
最后，根據URL路徑找到Wrapper（Servlet）
Context確定后，Mapper再根據web.xml中配置的Servlet映射路徑來找到具體Wrapper和Servlet。
并非只有Servlet才會去處理請求，查找路徑上的父子容器都會對請求做一些處理：
- 連接器中的Adapter會調用容器的Service方法執行Servlet
- 最先拿到請求的是Engine容器，Engine容器對請求做一些處理后，會把請求傳給自己子容器Host繼續處理，依次類推
- 最后這個請求會傳給Wrapper容器，Wrapper會調用最終的Servlet來處理
這個調用過程使用的Pipeline-Valve管道，責任鏈模式，在一個請求處理的過程中有很多處理者依次對請求進行處理，每個處理者負責做自己相應的處理，處理完之后將再調用下一個處理者繼續處理。
Valve表示一個處理點，比如權限認證和記錄日志。
public interface Valve { public Valve getNext(); public void setNext(Valve valve); public void invoke(Request request, Response response)}由于Valve是一個處理點，因此invoke方法就是來處理請求的。
Pipeline接口：
public interface Pipeline extends Contained { public void addValve(Valve valve); public Valve getBasic(); public void setBasic(Valve valve); public Valve getFirst();}所以Pipeline中維護了Valve鏈表，Valve可插入到Pipeline。
Pipeline中沒有invoke方法，因為整個調用鏈的觸發是Valve完成自己的處理后，調用getNext.invoke調用下一個Valve。
每個容器都有一個Pipeline對象，只要觸發這個Pipeline的第一個Valve，這個容器里Pipeline中的Valve就都會被調用到。但不同容器的Pipeline如何鏈式觸發？
比如Engine中Pipeline需要調用下層容器Host中的Pipeline。
Pipeline有個getBasic方法。這個BasicValve處于Valve鏈尾，負責調用下層容器的Pipeline里的第一個Valve。
整個調用過程由連接器中的Adapter觸發的，它會調用Engine的第一個Valve：
Wrapper
容器的最后一個Valve會創建一個Filter鏈，并調用doFilter方法，最終會調到Servlet的service方法。
Valve和Filter有什么區別呢？
- Valve是Tomcat的私有機制，與Tomcat緊耦合。Servlet API是公有標準，所有Web容器包括Jetty都支持Filter
- Valve工作在Web容器級別，攔截所有應用的請求。Servlet Filter工作在應用級別，只攔截某個Web應用的所有請求。若想做整個Web容器的攔截器，必須使用Valve。
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