Tomcat架构设计及组件详解

2023-09-15 00:48:43

继Tomcat配置详解（Tomcat配置server.xml详解）Tomcat配置详解（Tomcat配置server.xml详解）_tomcat xml配置https://blog.csdn.net/imwucx/article/details/132166738文章之后，深入的学习tomcat相关知识，对Tomcat的组件进进补充和记录。

目录

一、Tomcat整体架构图

二、Tomcat整体树形结构

三、组件说明

四、配置文件

五、源码结构

5.1 java 目录的子目录

5.2 jakarta

5.3 org.apache

一、Tomcat整体架构图

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二、Tomcat整体树形结构

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如上图所示，为何是这样的组合？

  • Tomcat需要一个对象来代表整个Servlet容器，引入了Server组件。
  • Tomcat需要一个组件来包含一个或者多个连接器，引入了Service组件。
  • Tomcat需要一个用于接收客户端并处理协议相关的功能，引入了Connector连接器。
  • Tomcat需要一个用于实现HTTP中指定服务主机的功能，引入了Host组件。
  • Tomcat需要一个用于表示Web应用的功能，引入了Context。
  • Tomcat需要一个用于表示Servlet的功能，引入了Wrapper。

三、组件说明

  1. Server组件: 代表整个Tomcat Servlet容器，一个Server可以包含一个或者多个Service，包括一组全局的命名资源，即naming resource。
  2. Listener组件：也称LifecycleListener，用于监听组件在整个生命周期过程中产生的事件，从而完成响应相应的动作。
  3. Global Naming Resources：包含公用的全局命名资源。
  4. Service组件：用于管理连接器和引擎，其中包含了一个或者多个连接器和一个引擎组件。
  5. Connector组件：包含协议处理器，用于实现Tomcat中定义的Coyote连接器，HTTP协议也是在连接器这一层实现的。
  6. 线程池：Connector中包含的线程池为Tomcat的业务线程池，通过这个线程池可以将耗时的操作放到线程池中执行，连接器只需要处理连接、读写数据即可，极大地增强了Tomcat的性能。 
  7. Engine组件：是一个容器，表示整个Tomcat的Servlet容器的引擎，其中包含一组Host组件。可以从上图中看到它是包含的容器的最顶层容器。
  8. Value组件：一般为多个，它们之间形成一个链表一起处理组件内部的动作。通常将一系列的Value组件放进Pipeline（流水线）组件中，让它们组成一条Value流水线，处理当前传入包含组件的请求。
  9. Cluster组件：表示当前多个Tomcat服务器组成了一个集群，集群之间可以互相传输共享信息。如，可以使用Cluster组件实现Session共享，不过这种方式效率较低，一般不建议使用这种方式。通常使用Redis共享会话信息。
  10. Realm组件：表示一个只读的安全域门面，通常使用Realm验证不同的用户，并且授予这些用户相应的访问规则。Realm组件通常和容器等级的组件联合使用。
  11. Host组件：表示一个包含在Engine组件听虚拟主机容器。内部包含一个或者多个Context容器，可以通过Host组件隔离不同的Context，将它们放到不同的虚拟主机中。
  12. Context组件：表示一个Servlet上下文，通常包含在Host容器中，顶层容器必须是引擎组件。Context组件代表Web应用程序。
  13. Filter组件：属于J2EE定义表示一个请求的过滤器，也称为拦截器链，当请求在访问到最终的Servlet组件前，必须经过所有的拦截器链才能访问。
  14. Manager组件：用于管理与Context组件绑定的Session池，不同的Manager组件可以自定义添加自己的处理Pipeline（由Value组件组成）将Session进行持久化。
  15. Resource Like组件：代表了一个Web应用程序的资源链表，即在配置文件中定义的Resource标签的信息。这些资源链访问Global Naming Resources中的资源。
  16. Resource组件：代表一个命名资源对象。
  17. Loader组件：代表了一个Java类加载器，用于在容器中加载必要的类文件，通常用于热部署时应用上下文类文件。

四、配置文件

// 配置服务器，关闭服务器的端口号为8005
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
    // 配置版本日志监听器
    <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
    // 配置Apr本地库加载监听器
    <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
    // 配置Jre内存泄漏监听器
    <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
    // 配置全局资源JNDI与JMX监听器
    <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
    // 配置预防ThreadLocal发生内存泄漏监听器
    <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
    <GlobalNamingResource >
        // 配置用户数据库资源，默认为内存数据库，用于保存访问Tomcat的管理页的用户密码
        <Resource name="UserDatabase" auth="Container" type="org.apache.catalina.UserDatabase" description="User database that can be updated and saved" factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory" pathname="conf/tomcat-users.xml"/>
    </GlobalNamingResource>
    
    // 定义服务对象
    <Service name="Catalina">
        // 定义HTTP连接器，指定端口，协议，连接超时时间和重定向端口
        <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimout="20000" redirectPort="8443"/>
        // 定义引擎对象，并指定默认的虚拟主机为localhost
        <Engine name="Catalina" defaultHOst="localhost">
            // 定义锁定对象的Realm，当用户尝试登录次数太多后，将会锁定用户
            <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
                // 定义组合在LockOutRealm内部的，使用JNDI定义的用户数据库对用户进行较难的Realm对象
                <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm" resourceName="UserDataBase" />
            </Realm>
            // 宝义虚拟主机对象，并指定名称，Web上下文目录，是否自动解压war包，是否自动部署
            <Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
                <Valve className="org.apache.catalina.values.AccessLogValue" directory="logs" prefix="local_access_log" suffix=".txt" pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />/>
            </Host>
        </Engine>
    </Service>
</Server>
  • Server: 服务器对象
  • Service: 服务对象
  • Global Naming Resources: 全局命名资源
  • Connector: HTTP连接器
  • Engine: 引擎对象
  • Realm: 用户身份信息校验
  • Host: 虚拟主机
  • Valve: 阀门

五、源码结构

1. /bin目录

        存放启动、关闭Tomcat和其它脚本文件。.sh结尾的文件为UNIX系统使用，.bat结尾的文件为Windows系统使用。

2. /conf目录

        存放Tomcat配置文件和相关DTD定义，其中最重要的文件是server.xml，它是tomcat容器和组件的主要配置文件。

3. /logs目录

        存放Tomcat运行时产生的日志文件，是默认的日志文件日录。

4. /webapps目录

        存放Web应用，Tomcat会自带几个默认项目存放在该目录中。

5. /res目录

        存放Tomcat的资源文件，如icon图标，欢迎页HTML文件。

6. /modules目录

        存放Tomcat依赖的模块组件源码。

7. /java目录

        存放Tomcat的主要源码文件，即主要研究对象。

5.1 java 目录的子目录

详细介绍如下：

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5.2 jakarta

该目录存放jakarta扩展的接口表述，即J2EE的接口文件。（如上图）

旧版的包名不是java.jakarta，为什么取包名为java.jakarta？原因是Oracle公司收购sun公司之后，Oracle将Java EE 移交给了 Eclipse 基金会，但不允许使用Java这个前缀，Eclipse基金会强烈争取不改名，没谈拢，最后将Java EE改名为Jakarta EE。

5.3 org.apache

用于存放Tomcat的源代码，其中每个目录的存放内容如下。（如上图）

  • catalina：该目录存放Tomcat的核心文件，包括容器、组件。
  • coyote：该目录存放协议相关的内容，如HTTP1.1、HTTP1.2、AJP待协议处理器。
  • el：该目录用于存放el表达式解析的相关内容。
  • jasper：该目录存放JSP引擎的相关内容。
  • juli：该目录存放JULI日志框架的源码。
  • naming：该目录存放JDNI的相关内容。
  • tomcat：该目录存放tomcat工具类，如jar包扫描组件、DBCP连接池源码、InstanceManager实例化管理器等组件。

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