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简单谈Tomcat的实现原理

發布時間：2025/3/15 编程问答 25 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了简单谈Tomcat的实现原理小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、前言

在我們接觸java之后，相信大家都編寫過服務器程序，這個時候就需要用到Tomcat了。Tomcat 服務器是一個開源的輕量級Web應用服務器，在中小型系統和并發量小的場合下被普遍使用，是開發和調試Servlet、JSP 程序的首選。

二、Tomcat的基本原理

Tomcat的架構

Tomcat主要組件：服務器Server，服務Service，連接器Connector、容器Container。連接器Connector和容器Container是Tomcat的核心。Tomcat 還有其它重要的組件，如安全組件 security、logger 日志組件、session、mbeans、naming 等其它組件。這些組件共同為 Connector 和 Container 提供必要的服務。一個Container容器和一個或多個Connector組合在一起，加上其他一些支持的組件共同組成一個Service服務，有了Service服務便可以對外提供能力了，但是Service服務的生存需要一個環境，這個環境便是Server，Server組件為Service服務的正常使用提供了生存環境，Server組件可以同時管理一個或多個Service服務。

主要主件：

Server：指的就是整個 Tomcat 服務器，包含多組服務，負責管理和啟動各個 Service，同時監聽 8005 端口發過來的 shutdown 命令，用于關閉整個容器；
Service：Tomcat 封裝的、對外提供完整的、基于組件的 web 服務，包含 Connectors、Container 兩個核心組件，以及多個功能組件，各個 Service 之間是獨立的，但是共享同一 JVM 的資源；
Connector：Tomcat 與外部世界的連接器，監聽固定端口接收外部請求，傳遞給 Container，并將 Container 處理的結果返回給外部；
Container：Catalina，Servlet 容器，內部有多層容器組成，用于管理 Servlet 生命周期，調用 servlet 相關方法。
Loader：封裝了 Java ClassLoader，用于 Container 加載類文件；
Realm：Tomcat 中為 web 應用程序提供訪問認證和角色管理的機制；
JMX：Java SE 中定義技術規范，是一個為應用程序、設備、系統等植入管理功能的框架，通過 JMX 可以遠程監控 Tomcat 的運行狀態；
Jasper：Tomcat 的 Jsp 解析引擎，用于將 Jsp 轉換成 Java 文件，并編譯成 class 文件。 Session：負責管理和創建 session，以及 Session 的持久化(可自定義)，支持 session 的集
群。
Pipeline：在容器中充當管道的作用，管道中可以設置各種 valve(閥門)，請求和響應在經由管道中各個閥門處理，提供了一種靈活可配置的處理請求和響應的機制。
Naming：命名服務，JNDI， Java 命名和目錄接口，是一組在 Java 應用中訪問命名和目錄服務的 API。命名服務將名稱和對象聯系起來，使得我們可以用名稱訪問對象，目錄服務也是一種命名服務，對象不但有名稱，還有屬性。Tomcat 中可以使用 JNDI 定義數據源、配置信息，用于開發與部署的分離。

Connector

一個Connecter將在某個指定的端口上偵聽客戶請求，接收瀏覽器的發過來的 tcp 連接請求，創建一個 Request 和 Response 對象分別用于和請求端交換數據，然后會產生一個線程來處理這個請求并把產生的 Request 和 Response 對象傳給處理Engine(Container中的一部分)，從Engine出獲得響應并返回客戶。 Tomcat中有兩個經典的Connector，一個直接偵聽來自Browser的HTTP請求，另外一個來自其他的WebServer請求。HTTP/1.1 Connector在端口8080處偵聽來自客戶Browser的HTTP請求，AJP/1.3 Connector在端口8009處偵聽其他Web Server（其他的HTTP服務器）的Servlet/JSP請求。 Connector 最重要的功能就是接收連接請求然后分配線程讓 Container 來處理這個請求，所以這必然是多線程的，多線程的處理是 Connector 設計的核心。

Container容器

Container是容器的父接口，該容器的設計用的是典型的責任鏈的設計模式，它由四個自容器組件構成，分別是Engine、Host、Context、Wrapper。這四個組件是負責關系，存在包含關系。通常一個Servlet class對應一個Wrapper，如果有多個Servlet定義多個Wrapper，如果有多個Wrapper就要定義一個更高的Container，如Context。 Context 還可以定義在父容器 Host 中，一個Host可以對應多個Context，Host 不是必須的，但是要運行 war 程序，就必須要 Host，因為 war 中必有 web.xml 文件，這個文件的解析就需要 Host 了，如果要有多個 Host 就要定義一個 top 容器 Engine 了。而 Engine 沒有父容器了，一個 Engine 代表一個完整的 Servlet 引擎。

Engine 容器比較簡單，它只定義了一些基本的關聯關系。
Host 容器是Engine 的子容器，一個Host在 Engine 中代表一個虛擬主機，這個虛擬主機的作用就是運行多個應用，它負責安裝和展開這些應用，并且標識這個應用以便能夠區分它們。它的子容器通常是
Context，它除了關聯子容器外，還有就是保存一個主機應該有的信息。Context 容器代表 Servlet 的 Context，它具備了 Servlet 運行的基本環境，理論上只要有 Context 就能運行 Servlet 了。簡單的 Tomcat 可以沒有 Engine 和 Host。Context 最重要的功能就是管理它里面的Servlet 實例，Servlet 實例在 Context 中是以 Wrapper 出現的，還有一點就是 Context 如何找到正確的Servlet 來執行它呢，Tomcat5 以前是通過一個 Mapper 類來管理的，Tomcat5 以后這個功能被移到了 request
中。
Wrapper容器代表一個 Servlet，負責管理一個Servlet，包括的 Servlet 的裝載、初始化、執行以及資源回收。Wrapper是最底層的容器，它沒有子容器，所以調用它的addChild 將會報錯。Wrapper 的實現類是StandardWrapper，StandardWrapper還實現了擁有一個Servlet 初始化信息的 ServletConfig，由此看出 StandardWrapper將直接和 Servlet 的各種信息打交道。

HTTP請求過程

Tomcat Server處理一個HTTP請求的過程：

復制代碼

用戶點擊網頁內容，請求被發送到本機端口8080，被在那里監聽的Coyote HTTP/1.1 Connector獲得。

Connector把該請求交給它所在的Service的Engine來處理，并等待Engine的回應。

Engine獲得請求localhost/test/index.jsp，匹配所有的虛擬主機Host。

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的默認主機），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）。

path=“/test”的Context獲得請求/index.jsp，在它的mapping
table中尋找出對應的Servlet。Context匹配到URL PATTERN為*.jsp的Servlet,對應于Jsp的Servlet類。

構造HttpServletRequest對象和HttpServletResponse對象，作為參數調用Servlet的doGet（）或doPost（），執行業務邏輯、數據存儲等程序。

Context把執行完之后的HttpServletResponse對象返回給Host。

Host把HttpServletResponse對象返回給Engine。

Engine把HttpServletResponse對象返回Connector。

Connector把HttpServletResponse對象返回給客戶Browser。

server.xml配置

下面看一個server.xml配置實例：

1 規劃： 2 網站網頁目錄：/web/www 域名：www.test1.com 3 論壇網頁目錄：/web/bbs URL：bbs.test1.com/bbs 4 網站管理程序：$CATALINA_HOME/wabapps URL：manager.test.com 允許訪問地址：172.23.136.* 5 6 conf/server.xml 7 <Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN"> 8 <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" /> 9 <Listener className="org.apache.catalina.core.JasperListener" /> 10 <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" /> 11 <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" /> 12 <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" /> 13 <GlobalNamingResources> 14  22 <Service name="Catalina"> 23  26 <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /> 27 <Engine name="Catalina" defaultHost="test.com"> 28  29 <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm"> 30 <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm" 31 resourceName="UserDatabase"/> 32 </Realm> 33 # Realm組件，定義對當前容器內的應用程序訪問的認證，通過外部資源UserDatabase進行認證 34 <Host name="test.com" appBase="/web" unpackWARs="true" autoDeploy="true"> 35  36 <Alias>www.test.com</Alias> 37  38 <Context path="" docBase="www/" reloadable="true" /> 39  40 <Context path="/bbs" docBase="/web/bbs" reloadable="true" /> 41  42 <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="/web/www/logs" 43 prefix="www_access." suffix=".log" 44 pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" /> 45  46 </Host> 47 <Host name="manager.test.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true"> 48  49 <Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve" allow="172.23.136.*" /> 50  51 <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="/web/bbs/logs" 52 prefix="bbs_access." suffix=".log" 53 pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" /> 54  55 </Host> 56 </Engine> 57 </Service> 58 </Server> 59 60 conf/tomcat-users.xml 61 <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?> 62 <tomcat-users> 63 <role rolename="manager-gui" /> 64  65 <user username="cz" password="manager$!!110" roles="manager-gui" /> 66  67 </tomcat-users>

Tomcat 日志概述

日志分為兩種，系統日志和控制臺日志。
系統日志主要包含運行中日志和訪問日志，分為5類：catalina、localhost、manager、localhost_access、host-manager，在logging.properties文件中進行配置。控制臺日志包含了catalina日志，另外包含了程序輸出的日志（System打印，Console），可以將其日志配置輸出到文件catalina.out中。

日志級別分為如下 7 種：

SEVERE (highestvalue) > WARNING > INFO > CONFIG > FINE > FINER > FINEST (lowest value)

系統日志：

catalina日志 :Catalina引擎的日志文件，文件名catalina.日期.log

localhost日志:Tomcat下內部代碼拋出異常的日志，文件名localhost.日期.log

localhost_access : 默認 tomcat 不記錄訪問日志，server.xml文件中配置Valve可以使tomcat 記錄訪問日志

manager、host-manager :Tomcat下默認manager應用日志

控制臺日志：

在Linux系統中，Tomcat 啟動后默認將很多信息都寫入到 catalina.out 文件中，我們可以通過tail -f catalina.out 來跟蹤Tomcat 和相關應用運行的情況。在windows下，我們使用startup.bat啟動Tomcat以后，會發現catalina日志與Linux記錄的內容有很大區別，大多信息只輸出到屏幕而沒有記錄到catalina.out里面。，可以通過設置來做到這一點。

文章轉自

總結

以上是生活随笔為你收集整理的简单谈Tomcat的实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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