tomcat web容器工做原理
Tomcat的模塊結構設計的至關好，並且其Web 容器的性能至關出色。JBoss直接就使用了Tomcat的web容器，WebLogic的早期版本也是使用了Tomcat的代碼。
Web容器的工做過程在下面的第二個參考文檔中的文檔已經說得至關清楚，我也就再也不重複說了。若是不清楚調用過程，須要先看這個文檔。這裏分析一下Connector的處理過程。
1. 一個簡單的Web Server示例
這個例子也是從網上找得，不知道原做者，也就不在參考資料中引用了。
這個啓動服務的主程序。
public class HttpServer {
public static void main(String args[]) {
int port;
ServerSocket server_socket; // 讀取服務器端口號
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
} catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
// 監聽服務器端口，等待鏈接請求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port "
+ server_socket.getLocalPort());
// 顯示啓動信息
while (true) {
Socket socket = server_socket.accept();
System.out.println("New connection accepted "
+ socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());
// 建立分線程
try {
HttpRequestHandler request = new HttpRequestHandler(socket);
Thread thread = new Thread(request);
// 啓動線程
thread.start();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
}
}html
下面是建立輸出的線程
public class HttpRequestHandler implements Runnable {
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 構造方法
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
// 實現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) {
// 讀取並顯示Web 瀏覽器提交的請求信息
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;
// 打開所請求的文件
FileInputStream fis = null;
boolean fileExists = true;
try {
fis = new FileInputStream("D:/workspace/tomcat/bin/"+fileName);
} catch (FileNotFoundException e) {
fileExists = false;
}
// 完成迴應消息
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>";
}
// 發送到服務器信息
output.write(statusLine.getBytes());
output.write(serverLine.getBytes());
output.write(contentTypeLine.getBytes());
output.write(contentLengthLine.getBytes());
output.write(CRLF.getBytes());
// 發送信息內容
if (fileExists) {
sendBytes(fis, output);
fis.close();
} else {
output.write(entityBody.getBytes());
}
}
}
// 關閉套接字和流
try {
output.close();
br.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
}
}apache
private static void sendBytes(FileInputStream fis, OutputStream os)
throws Exception {
// 建立一個 1K buffer
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytes = 0;
// 將文件輸出到套接字輸出流中
while ((bytes = fis.read(buffer)) != -1) {
os.write(buffer, 0, bytes);
}
}數組
private static String contentType(String fileName) {
if (fileName.endsWith(".htm") || fileName.endsWith(".html")) {
return "text/html";
}
return "fileName";
}
}
這個簡單的例子說明的web服務的基本實現。Tomcat在此之上模塊化出線程池，網絡鏈接和WebHttp協議3個包。線程池可獨立使用，網絡鏈接使用池化，WebHttp直接從網絡鏈接池中獲取便可。
2. 線程池的實現
這個功能的實如今包 org.apache.tomcat.util.thread 中。
ThreadPool是線程池，是這個功能實現的核心。它使用了全部的其餘類進行工做。在類圖中，全部的其餘類都是被此類的使用關係。
咱們來看此類是如何工做得。
啓動鏈接池的方法：
public synchronized void start() {
stopThePool = false;
currentThreadCount = 0;
currentThreadsBusy = 0;瀏覽器
adjustLimits();
pool = new ControlRunnable[maxThreads];
openThreads(minSpareThreads);
if (maxSpareThreads < maxThreads) {
monitor = new MonitorRunnable(this);
}
}
方法中，根據配置狀況，初始化全部線程進入備用狀態。
首先定義maxThreads數目的數組，可是僅僅初始化其中minSpareThreads個。MonitorRunnable用於檢查，是否空閒數目超過 maxSpareThreads個。
currentThreadCount 是當前初始化可使用的線程數目，而currentThreadsBusy 是當前正在使用的線程數目。
使用鏈接池的方法：
public void runIt(ThreadPoolRunnable r) {
if (null == r) {
throw new NullPointerException();
}
ControlRunnable c = findControlRunnable();
c.runIt(r);
}
該方法中，先尋找可用的線程，找到後在其中運行便可。
找可用線程的方法也很簡單，就是將線程數組中第 currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1 個元素取出返回，而後將此元素設成null。
線程運行完畢後，設置currentThreadsBusy-- ，而後將 currentThreadCount - currentThreadsBusy - 1 的線程放回就能夠了。
線程不夠用就等待，等待失敗就拋出異常。
說明一下上面未提到的類的功能：
ThreadPoolRunnable 這是一個接口，規定了一個線程運行時須要運行的一些動做。這裏須要寫一些業務邏輯的代碼了。
ThreadWithAttributes 這個類從上面的代碼中沒有看到，這個類標識當前運行線程的一些特徵，好比記錄當前運行線程的一些狀態。
ThreadPoolListener 用於監控ThreadPool中新增線程的狀況。
ControlRunnable 這個類是ThreadPool的內部類，用於運行ThreadPoolRunnable 。當ThreadPoolRunnable 運行完畢後，通知ThreadPool回收線程。它時刻處於備用狀態。此對象實例化後，就一直在死循環檢查是否有它須要運行的東西。
3. 網絡鏈接功能的實現
這個功能的實如今包 org.apache.tomcat.util.net 中。
網絡鏈接功能構建於線程池之上，實現了一個鏈接服務模型。服務器打開端口，池化進入鏈接，爲進入的鏈接建立工做線程。
Tomcat的網絡鏈接兩個主要的應用是1. 本身提供的web應用。2. 給Apache提供的web應用。這兩個過程的解析過程都是同樣的。僅僅在於網絡鏈接協議有差異而已。兩個應用都使用此包的功能實現。tomcat
PoolTcpEndpoint是核心，它使用了ThreadPool。TcpWorkerThread經過調用接口TcpConnectionHandler來完成一次鏈接須要完成的工做。TcpConnection標識了一個鏈接對象。
PoolTcpEndpoint的初始化方法代碼很簡單，在構建器中建立或引用ThreadPool，在初始化時建立ServerSocket，用於偵聽客戶端鏈接。
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;
}
啓動的方法一樣簡單，僅僅將TcpWorkerThread做爲線程池的工做線程，啓動鏈接池，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 !");
}
}
偵聽的細節包裝在TcpWorkerThread類中。運行時，它在ServerSocket端口偵聽。當發現有鏈接進入後，馬上開啓一個新線程繼續偵聽，本線程開始處理鏈接。下面是代碼：
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. 協議 web http的實現
這個功能的實如今包 org.apache.coyote.http11 中。
對於Http協議的實現核心類是Http11Protocol。具體功能的實現類有MXPoolListener(實現ThreadPoolListener)，Http11ConnectionHander(實現TcpConnectionHandler)。
Http11Protocol的初始化方法比較簡單，就是設置一下讓網絡鏈接開始運行。
Http11ConnectionHander 則初始化類Http11Processor，由它解析請求的字符串，交給生成此Connection的Connector的Container，也就是 Engine完成。Engine經過遞歸，解析應返回用戶的數據。這個過程在參考文檔中有介紹了。服務器
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