浅谈Tomcat多层容器的设计

tomcat的容器用来装载servlet。那tomcat的servlet容器是如何设计的呢？

容器的层次结构

tomcat设计了4种容器：engine、host、context和wrapper

tomcat通过这种分层，使得servlet容器具有很好的灵活性。

• context表示一个web应用程序
• wrapper表示一个servlet，一个web应用程序中可能会有多个servlet
• host代表一个虚拟主机，或一个站点，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
• 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

观察tomcat的server.xml配置文件。tomcat采用了组件化设计，最外层即是server

这些容器具有父子关系，形成一个树形结构，tomcat用组合模式来管理这些容器。

所有容器组件都实现container接口，因此组合模式可以使得用户对

单容器对象
最底层的wrapper

组合容器对象
上面的context、host或者engine
的使用具有一致性。

container接口定义：

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);
}

请求定位servlet的过程

搞这么多层次的容器，tomcat是怎么确定请求是由哪个wrapper容器里的servlet来处理的呢？
tomcat用mapper组件完成这个任务。

mapper就是将用户请求的url定位到一个servlet

工作原理

mapper组件保存了web应用的配置信息：容器组件与访问路径的映射关系，比如

• host容器里配置的域名
• context容器里的web应用路径
• wrapper容器里servlet映射的路径

这些配置信息就是一个多层次的map。

当一个请求到来时，mapper组件通过解析请求url里的域名和路径，再到自己保存的map里去查找，就能定位到一个servlet。
一个请求url最后只会定位到一个wrapper容器，即一个servlet。

假如有一网购系统，有

• 面向b端管理人员的后台管理系统
• 面向c端用户的在线购物系统

这俩系统跑在同一tomcat，为隔离它们的访问域名，配置两个虚拟域名：

manage.shopping.com
管理人员通过该域名访问tomcat去管理用户和商品，而用户管理和商品管理是两个单独的web应用

user.shopping.com
c端用户通过该域名去搜索商品和下订单，搜索功能和订单管理也是两个独立web应用

这样部署，tomcat会创建一个service组件和一个engine容器组件，在engine容器下创建两个host子容器，在每个host容器下创建两个context子容器。由于一个web应用通常有多个servlet，tomcat还会在每个context容器里创建多个wrapper子容器。每个容器都有对应访问路径

tomcat如何将url定位到一个servlet呢？

首先，根据协议和端口号选定service和engine
tomcat的每个连接器都监听不同的端口，比如tomcat默认的http连接器监听8080端口、默认的ajp连接器监听8009端口。该url访问8080端口，因此会被http连接器接收，而一个连接器是属于一个service组件的，这样service组件就确定了。一个service组件里除了有多个连接器，还有一个engine容器，因此service确定了，engine也确定了。

根据域名选定host。
mapper组件通过url中的域名去查找相应的host容器，比如user.shopping.com，因此mapper找到host2容器。

根据url路径找到context组件
host确定以后，mapper根据url的路径来匹配相应的web应用的路径，比如例子中访问的是/order，因此找到了context4这个context容器。

最后，根据url路径找到wrapper（servlet）
context确定后，mapper再根据web.xml中配置的servlet映射路径来找到具体wrapper和servlet。

并非只有servlet才会去处理请求，查找路径上的父子容器都会对请求做一些处理：

• 连接器中的adapter会调用容器的service方法执行servlet
• 最先拿到请求的是engine容器，engine容器对请求做一些处理后，会把请求传给自己子容器host继续处理，依次类推
• 最后这个请求会传给wrapper容器，wrapper会调用最终的servlet来处理

这个调用过程使用的pipeline-valve管道，责任链模式，在一个请求处理的过程中有很多处理者依次对请求进行处理，每个处理者负责做自己相应的处理，处理完之后将再调用下一个处理者继续处理。

valve表示一个处理点，比如权限认证和记录日志。

public interface valve {
  public valve getnext();
  public void setnext(valve valve);
  public void invoke(request request, response response)
}

由于valve是一个处理点，因此invoke方法就是来处理请求的。
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中维护了valve链表，valve可插入到pipeline。
pipeline中没有invoke方法，因为整个调用链的触发是valve完成自己的处理后，调用getnext.invoke调用下一个valve。

每个容器都有一个pipeline对象，只要触发这个pipeline的第一个valve，这个容器里pipeline中的valve就都会被调用到。但不同容器的pipeline如何链式触发？
比如engine中pipeline需要调用下层容器host中的pipeline。
pipeline有个getbasic方法。这个basicvalve处于valve链尾，负责调用下层容器的pipeline里的第一个valve。

整个调用过程由连接器中的adapter触发的，它会调用engine的第一个valve：

wrapper

容器的最后一个valve会创建一个filter链，并调用dofilter方法，最终会调到servlet的service方法。

valve和filter有什么区别呢？

• valve是tomcat的私有机制，与tomcat紧耦合。servlet api是公有标准，所有web容器包括jetty都支持filter
• valve工作在web容器级别，拦截所有应用的请求。servlet filter工作在应用级别，只拦截某个web应用的所有请求。若想做整个web容器的拦截器，必须使用valve。

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