分享Tomcat源码系列三

本次讲解一下Tomcat请求处理的流程，不当之处还请comment。

一. Tomcat 总体结构

Tomcat采用模块化管理，下面是 Tomcat 的总体结构图：


从上图中可以看出 Tomcat 的核心是两个组件：Connector 和 Container。下面是一些概念的介绍。

① Server

一个server代表了整个catalina servlet容器，在Tomcat里面的Server的用处是启动和监听服务端事件(诸如重启、关闭等命令)。

② Service

Service是由一个或多个Connector与一个Engine的组合。

③ Connector

Connector将在某个指定的端口上监听客户的请求，把从socket传递过来的数据，封装成Request，传递给Engine来处理，并从Engine处获得响应并返回给客户。

Tomcat通常会用到两种Connector：

a) Http Connector 在端口8080处侦听来自客户browser的http请求。

b) AJP Connector 在端口8009处侦听来自其它WebServer(Apache)的servlet/jsp代理请求。

二、请求处理过程解析

1. Connector处理请求

Connector处理请求的流程大致如下：


Connector组件启动后，会侦听相关的端口的客户端请求。

(1) 接受一个新的连接请求(org.apache.tomcat.util.net.TcpWorkerThread)

Java代码

void runIt(Object[] perThrData){     
       Socket s = null;     
            try {     
                s = endpoint.acceptSocket();  //获取一个请求     
            } finally {     
                if (endpoint.isRunning()) {     
                    endpoint.tp.runIt(this);     
  // 此处启动另一个TcpWorkerTread去接受其他请求，此线程处理已接受的请求     
                }     
            }                     
      TcpConnection con = null;     
      con = (TcpConnection) perThrData[0];     
      con.setEndpoint(endpoint);     
      con.setSocket(s);endpoint.getConnectionHandler().processConnection(con,(Object[]) perThrData[1]);         
}   
(2) 新接收的请求被传到Http11ConnectionHandler中处理。(org.apache.coyote.http11.Http11Protocol.Http11ConnectionHandler)

Java代码

void processConnection(TcpConnection connection, Object[] thData){         
    Http11Processor  processor=null;     
    processor=(Http11Processor)thData[Http11Protocol.THREAD_DATA_PROCESSOR];       
    socket=connection.getSocket();                          
    InputStream in = socket.getInputStream();       
    OutputStream out = socket.getOutputStream();     
    processor.setSocket(socket );     
    processor.process(in, out);       
//processor是org.apache.coyote.http11.Http11Processor 的 一个实例     
}   
(3) 在 Http11Processor 中处理 http11 协议相关的信息(org.apache.coyote.http11.Http11Processor)

Java代码

void process(InputStream input, OutputStream output) throws IOException{     
        ~~略~~     
        inputBuffer.setInputStream(input);     
        outputBuffer.setOutputStream(output);     
        inputBuffer.parseHeaders();     
      //http11 协议头在此方法中被取出     
        adapter.service(request, response);        
      //adapter 是org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter 的 一个实例     
}  
接下来的流程交由容器进行处理。

2. 容器处理请求

容器交由Pipeline处理，这个Pipeline里面会放置一些vavle，请求沿着pipeline传递下去并且vavle对其进行相关的处理。比如说日志等，valve还可以自定义，具体需要查看server.xml配置文件。相关类图如下：


Tomcat的主要处理组件Engine、Host、Context和Wrapper的实现都会实现Pipeline接口，实际对请求的处理是一个Adpater，Tomcat中Adapter的实现是CoyoteAdapter，因此容器请求处理的入口是CoyoteAdapter的service方法。

1. CoyoteAdapter.service

--组装好请求处理链

--StandardEngine. getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

--StandardEngineValve.invoke

2. StandardEngineValve.invoke

--Host.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

--StandardHostValve.invoke

3. StandardHostValve.invoke

--Context. getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

--StandardContextValve.invoke

4. StandardContextValve.invoke

--ServletRequestListener.requestInitialized

--Wrapper.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

--StandardWrapperValve.invoke

-- ServletRequestListener.requestDestroyed

5. StandardWrapperValve.invoke

--组装Filter+Servlet

--处理请求

(1) Connector传来的请求调用CoyoteAdapter.service()方法。(org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter)

Java代码

public void service(org.apache.coyote.Request req,        
                    org.apache.coyote.Response res)       
    throws Exception {       
         ~~略~~      
   if (request == null) {      
        request = (Request) connector.createRequest();     
        request.setCoyoteRequest(req);     
        response = (Response) connector.createResponse();     
     response.setCoyoteResponse(res);     
     //创建request、response对象       
         ~~略~~       
    }             
    try {        
        if (postParseRequest(req, request, res, response)) {       
connector.getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response);     
//此处的Container是StandardEngine对象      
           ~~略~~        
    }       
}   
(2) 默认StandardEngine的Pipeline会有StandardEngineValve处理单元(参照StandardEngine构造函数)。(org.apache.catalina.core.StandardEngineValve)

Java代码

public final void invoke(Request request, Response response)       
    throws IOException, ServletException {         
     // Select the Host to be used for this Request       
Host host = request.getHost();       
    if (host == null) {       
         response.sendError       
             (HttpServletResponse.SC_BAD_REQUEST,       
             sm.getString("standardEngine.noHost",       
                           request.getServerName()));       
         return;       
     }         
     // Ask this Host to process this request       
     host.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);       
   }   
(3) 同样的，StandardHost的Pipeline会有StandardHostValve处理单元。StandardHostValve如何处理请求跟StandardEngineValve类似，接下来请求进入到StandardContextValve.invoke

(4) 同样的，StandardContext的Pipeline会有StandardContextValve处理单元。

Java代码

public final void invoke(Request request, Response response)       
        throws IOException, ServletException {        
        // Disallow any direct access to resources under WEB-INF or META-INF         MessageBytes requestPathMB = request.getRequestPathMB();       
        if ((requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/META-INF/", 0))       
            || (requestPathMB.equalsIgnoreCase("/META-INF"))       
            || (requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/WEB-INF/", 0))       
           || (requestPathMB.equalsIgnoreCase("/WEB-INF"))) {       
            String requestURI = request.getDecodedRequestURI();       
            notFound(requestURI, response);       
            return;       
        }         
        // Wait if we are reloading       
        while (context.getPaused()) {       
            try {       
                Thread.sleep(1000);       
            } catch (InterruptedException e) {       
                ;       
            }       
        }         
        // Select the Wrapper to be used for this Request       
        Wrapper wrapper = request.getWrapper();       
        if (wrapper == null) {       
            String requestURI = request.getDecodedRequestURI();       
            notFound(requestURI, response);       
            return;       
        }         
//ServletRequestListener. requestInitialized       
~~略~~       
      
   wrapper.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);       
//ServletRequestListener.requestDestroyed       
~~略~~       
     }  
(5) 同样的，StandardWrapper这个Pipeline会有StandardWrapperValve这个处理单元。在invoke()方法调用Filter的同时，servlet.service()方法也将会被调用。

(org.apache.catalina.core.StandardWrapperValve)

Java代码

void invoke(Request request, Response response, ValveContext valveContext)     
                throws IOException, ServletException{     
         Servlet servlet = null;     
          HttpServletRequest hreq = (HttpServletRequest) request.getRequest();          
//org.apache.catalina.Request被封装成javax.servlet.http.HttpServletRequest.     
          HttpServletResponse hres =(HttpServletResponse) response.getResponse();      
// org.apache.catalina.Response被封装成javax.servlet.http.HttpServletResponse.     
         servlet = wrapper.allocate();       // 装载servlet     
        if ((servlet != null) && (filterChain != null)) {     
           filterChain.doFilter(hreq, hres);                   //调用此servlet的filterchain     
       }  
(6) 调用servlet的filterchain 处理 request和response

(org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain)

Java代码

void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) throws     
                  IOException, ServletException{     
             ~~略~~     
           internalDoFilter(request,response);     
             ~~略~~     
       }   
(7) 调用internalDoFilter()处理请求。(org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain)

Java代码

void internalDoFilter(ServletRequest request, ServletResponse response) throws     
                        IOException, ServletException{     
     // 此处省略filter 处理的代码，filter 被一个一个调用。     
     // 如果http请求的是一个jsp页面， 下面的 servlet 会是 org.apache.jasper.servlet.JspServlet 类的一个实例     
     // 若是 html 页面, 下面的 servlet 会是 org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet 类的一个实例     
     if ((request instanceof HttpServletRequest) &&     
          (response instanceof HttpServletResponse)) {     
      servlet.service((HttpServletRequest) request, (HttpServletResponse) response);     
        servlet.service(request, response);     
       } else {     
        servlet.service(request, response);     
      }     
    }  
至此，servlet.service()方法被调用。