1.Tomcat概述

Tomcat是免费开源，轻量级应用服务器，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，是开发和调试JSP 程序的首选。实际上Tomcat 部分是Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行tomcat 时，它实际上作为一个与Apache 独立的进程单独运行的。只实现了JSP/Servlet的相关规范，不支持EJB。虽说是tomcat服务器，但是并不是真正的硬件，它是部署在电脑上的软件服务。

Tomcat具有双重身份：HTTP服务器、Servlet容器。

2.tomcat架构

tomcat的架构如下图所示：

Tomcat的核心功能有：处理socket连接，负责将网络字节流与Request和Response对象的转化；加载和管理Servlet，以及具体处理Request请求。

Tomcat支持的IO模型有NIO、NIO2、APR。Tomcat支持的应用层协议有http1.1、ajp、http2.0。

Tomcat最顶层是Server，一个Server有多个Service，一个Service有多个连接器和容器，连接器和容器之间通过ServletRequest和ServletResponse通信。

Tomcat引用层协议支持一下三种：

针对具体协议的处理能力，Tomcat按照协议和IO提供了6个实现类：AjpNIOProtocol、AjpAprProtocol、AjpNio2Protocol、Http11NioProtocol、Http11Nio2Protocol、Http11AprProtocol。

Tomcat传输层协议支持以下三种：

8.0之前的Tomcat的默认IO方式为BIO，8.0之后为NIO，性能要优于BIO，APR是本地库，性能最佳，但是需要操作系统底层支持，要安装可移植库。

架构中包含以下七个部分。

2.1.startup.sh

Tomcat的启动脚本，启动JVM，启动类为Bootstrap。

2.2.Bootstrap

启动类，负责初始化类加载器，并实例化Catalina。

2.3.Catalina

也是启动类，负责解析server.xml，并创建Server组件。

2.4.Server

负责启动Service组件。

2.5.Service

负责启动容器和连接器组件。

2.6.Connector——连接器

连接器需要实现的功能有：

（1）监听网络端口

（2）接收网络请求

（3）读取网络字节流

（4）根据应用层协议解析字节流，生成统一的tomcat request和tomcat response对象

（5）将tomcat request对象转成ServletRequest

（6）调用servlet容器，得到ServletResponse

（7）将ServletResponse转成tomcat response

（8）将tomcat response转成网络字节流

（9）将response字节流通过网络写回客户端

以上功能可以概括为三点：网络通信；应用层协议解析；tomcat request/response与servlet request/response的转换。

Endpoint 负责提供字节流给 Processor，Processor 负责提供 tomcat request 对象给 Adapter，Adapter负责提供 Servlet Request 给容器。

其中 Endpoint 和 Processor 抽象组装在一起形成了 ProtocolHandler 组件。

2.6.1.Endpoint

Endpoint是对传输层协议的抽象。

接口，抽象实现类是 AbstractEndpoint，具体子类在 NioEndpoint 和 Nio2Endpoint，其中两个重要组件：Acceptor 和 SocketProcessor。

Acceptor 用于监听 Socket 连接请求，SocketProcessor 用于处理收到的 Socket 请求，提交到线程池 Executor 处理。

2.6.2.Processor

Processor是对应用层协议的抽象。

接收 Endpoint 的 socket，读取字节流解析成 tomcat request 和 response，通过 adapter 将其提交到容器处理。Processor 的具体实现类 AjpProcessor、Http11Processor 实现了特定协议的解析方法和请求处理方式。

Endpoint 接收到 socket 连接后，生成一个 socketProcessor 交给线程池处理，run 方法会调用 Processor 解析应用层协议，生成 tomcat request 后，调用 adapter 的 service 方法。

2.6.3.Adapter

ProtocolHandler 接口负责解析请求生成 tomcat request，CoyoteAdapter 的 service 方法，将 Tomcat Request 对象，转成 ServletRequest，再调用 service 方法。

2.7.Engine——容器

容器内部具有以下父子关系的组件：Engine、Host、Context、Wrapper 和 Servlet。

2.7.1.容器内部组件结构

Host 代表的是一个虚拟主机，或者说一个站点，可以给 Tomcat 配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可以部署多个 Web 应用程序。Context 表示 web 应用程序、wrapper 表示 servlet、context 有多个 wrapper，host 也有多个 context。父子关系和映射关系如下图所示：

下面通过一个实例来说明各个概念之间的关系。

Engine 表示引擎，用来管理多个虚拟站点，一个 Service 最多只能有一个 Engine。

2.7.2.容器内部调用链

容器通过 Pipeline-Valve 责任链，对请求一次处理，invoke 处理方法，每个容器都有一个 Pipeline，触发第一个 Valve，这个容器的 valve 都会被调到，不同容器之间通过 Pipeline 的 getBasic 方法，负责调用下层容器的第一个 Valve。如下图所示：

整个调用连由连接器中的 adapter 触发，调用 engine 中的第一个 Valve。

connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

ServletContext 是 tomcat 中的一个成员变量，spring 中的 ApplicationContext 是 servlet 规范中的 ServletContext 属性。

3.Spring-Boot集成tomcat

SpringBoot框架中，使用最多的是Tomcat，这是SpringBoot默认的容器技术，而且是内嵌式的Tomcat。通过以下依赖，就可以自动加入tomcat。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

有的公司在生产环境不使用springboot自带的tomcat，则需要在代码中进行排除。配置如下所示：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>