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Tomcat研究之组件结构

王朝java/jsp·作者佚名  2006-01-31
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Tomcat研究之组件结构

大家好,上篇介绍了《Tomcat研究之ClassLoader》,这篇我们介绍组件结构

在没有任何实质性资料的前提下研究Tomcat的内核将是非常困难的事情,但无论如何还有opensource,我们至少可以跟踪Tomcat成百上千的类,为了我们能彻底解开Tomcat的面纱,我们还是要继续努力.

通过UML类图不难看出,Core包里面最重要的一个类是ContainerBase,而这个抽象类实现了Container, Lifecycle, Pipeline, MBeanRegistration, Serializable接口, Serializable接口大家都已很熟悉,我们重在研究前几个接口,因为我们猜想整个Tomcat的部分构架可能是建立在这几个基础接口上.

在进入分析之前我们先回忆一下config.xml(server.xml)文件,从这个文件及apache的文档我们大体可以了解到Tomcat宏观上是有下面几个部分组成:

- Server server元素是JVM的入口点,整个配置文件只有一个,因为server不是容器(container),因此不能嵌套子组件.server在某一指定的端口监听shutdown命令.server可以包含一个或多个service实。

- Service service有共享同一个Container的一个或多个Connectors组成,一般Service就是一个Engine,但没有明确规范要求如此.因为Service不是一个Container,因此不能在里面嵌套子组件(比如Loggers/Valves)。

- Connectorconnector就是一个Tomcat与客户端的连接,Tomcat有两种典型的Connector:http,JK2.http connector监听来自

Browser的连接(通常在我们熟悉的8080端口),JK2.来自其他WebServer的请求(默认在8009端口监听)。Connector会把获得的请求交给Engine处理。

- Engine Engine下可以配置多个虚拟主机Virtual Host,每个虚拟主机都有一个域名

当Engine获得一个请求时,它把该请求匹配到某个Host上,然后把该请求交给该Host来处理

Engine有一个默认虚拟主机,当请求无法匹配到任何一个Host上的时候,将交给该默认Host来处理

- Host host代表一个虚拟主机,默认是localhost,host下可以部署多个web application,在我们实际应用中一般要考虑问题的对象就是host

1. org.apache.catalina.Lifecycle

通用的组件声明周期接口,一般Tomcat的组件都要实现这个接口(但不是必须的),这个接口是为所有组件提供相同的start和stop。主要方法有:

//增加一个监听器

public void addLifecycleListener(LifecycleListener listener);

/**

*这个方法应该在任何public方法被调用前被调用

*该方法发送一个START_EVENT事件到所有注册到

*该组件的监听器

*/

public void start() throws LifecycleException;

/**

*这个方法应该在所有public方法被调用之后被调用

*该方法发送一个STOP_EVENT事件到所有注册到

*该组件的监听器

*/

public void stop() throws LifecycleException;

2. org.apache.catalina. LifecycleListener

该接口用于监听一些重要事件(包括实现了Lifecycle接口组件产生的start,stop事件)

主要方法是:

//处理监听到的事件

public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event);

3. org.apache.catalina.Container

容器是用于从客户端取得请求(request)并且处理请求并回复给客户端(response)的对象。容器可以支持(可选)pipeline,以便能在运行时按配置的顺序处理请求。

在Tomcat里面,容器在概念上存在以下及层:

Engine 请求处理入口点,可以包含多个Host和Context

Host 代表一个虚拟主机

Context 代表单个ServletContext,可以包含多个Wrappers

Wrapper 代表单个Servlet,如果Servlet实现了SingleThreadModel,可以代表单个Servlet的多个实例。

容器为了实现自己的功能经常要绑定一些其他组件,这些组件的功能可能被共享,也可以被单独定制,下面是被使用的组件:

Loader ClassLoader,装载Java Classes

Logger 实现了ServletContext的log方法,用于记录日志

Manager 管理与容器绑定的session池

Realm 用户安全管理

Resources JNDI资源访问

主要的方法:

//增加容器监听器

public void addContainerListener(ContainerListener listener);

//增加property监听器

public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListener listener);

/**

*处理Request,并产生相应地Response

*param request 处理的请求

*param response 产生的response

*/

public void invoke(Request request, Response response) throws IOException, ServletException;

4. org.apache.catalina. ContainerListener

容器事件监听器,注意的是start,stop是正常的生命周期事件(LiftcycleEvent)不是容器事件。主要方法:

//处理容器事件

public void containerEvent(ContainerEvent event);

5. org.apache.catalina. Pipeline

Pipleline是Valve的集合,当invoke方法被调用时,它会按指定的顺序调用Valve,它总是要求有一个Valve必须处理传递的request(一般是最后一个)并产生response,否则就把request传递到下一个Valve。

一般一个容器仅绑定一个Pipleline实例,一般说来容器会把处理request的功能封装到一个容器绑定的Valve里(这个Valve应该在Pipleline最后被执行)。为了完成这个功能,Pipleline提供了setBasic()方法以保证Valve被最后执行,而其他Valve按顺序被调用。

6. org.apache.catalina.Valve

Valve是被绑定在一个Container上的请求处理组件,一组Valve被按顺序绑定在一个Pipleline上。Valve最重要的一个方法是:

/**

*一个Valve可能按照一定的顺序执行下面的动作

*1.检查并且(或者)修改指定的Request和Response属性

*2.检查Request属性,生成相应的Response并返回控制权到调用者

*3.检查Request和Reponse属性,包装这些对象并增强它们的功能,然后把它们传

到下一个组件

*4.如果相应的Response没有被产生(并且控制权也没有被返回)调用Pipleline

上的下一个Valve(如果有)通过方法context.invokeNext()

*5.检查(但不修改)Response属性(调用后面的Valve或Container产生的)

*Valve一定不能作下面的事情

*1.改变Request的一些属性(Change request properties that have

already been used to direct the flow of processing control

for this request)

*2.创建一个已经被创建并且已经被传递的Response

*3.在调用invokeNext()方法并返回后修改包含Response的HTTP Header信息

*4.在invokeNext()调用返回后在绑定Response上的输出流上作任何调用

*@param request 将被处理的Request

*@param response 将被创建的Response

*@param context 被用来调用下一个Valve的Valve Context

public void invoke(Request request, Response response,

ValveContext context)

throws IOException, ServletException;

7. org.apache.catalina.ValveContext

一个ValveContext是这样一种机制:一个Valve可以触发下一个Valve的调用,而不必知道机制的内在实现。

8. org.apache.catalina.Engine

Engine是一个容器,是Cataline的Servlet的入口点。

当发布一个连接到Web Server的Cataline时可能不使用Engine,因为Connectior将使用Web Server的资源决定使用哪个Context处理Request。

附属于Engine的子容器根据Engine实现的不同可能是Host或Context(单个Servlet Context)。

如果使用了Engine,在Cataline的层次中它就是顶层容器,因此setParent()应改抛出IllegalArgumentException异常。从Engine下面几个方法我们可以看出其的结构:

/**

* 设定Engine附属的Service

* @param service The service that owns this Engine

*/

public void setService(Service service);

/**

* Set the default hostname for this Engine.

*

* @param defaultHost The new default host

*/

public void setDefaultHost(String defaultHost);

/**

* Set the DefaultContext

* for new web applications.

*

* @param defaultContext The new DefaultContext

*/

public void addDefaultContext(DefaultContext defaultContext);

9. org.apache.catalina. Host

Host是一个容器,它代表一个虚拟主机。

当发布一个连接到Web Server的Cataline时可能不使用Host,因为Connectior将使用Web Server的资源决定使用哪个Context处理Request。

Host所附属的父容器通常是Engine,附属于Host的子容器通常是Context(单个Servlet Context)。

Host接口里面的方法多数都是关于修改Host属性及设定默认的Context。这里我们不再一一列举。

10. org.apache.catalin. Context

Context是一个容器,它代表一个ServletContext,一个Cataline Engline中的单个的Web Application。Context所附属的父容器是Host,附属于Context的子容器是Wrapper(代表单个Servlet)。Context接口里面多数是关于Web Application的设置的方法,我们可以参考Web.xml文件研究里面的方法,里面多数方法都是如何读取Web.xml文件里的资源。

11. org.apache.catalina.Wrapper

Wrapper是一个容器,它代表单个Servlet。Wrapper管理Servlet的生命周期,包括调用init()和destory()方法。

Wrapper所附属的父容器是Context,没有附属于Wrapper的子容器,方法addChild()应该抛出IllegalArgumentException异常。

Wrapper接口里面的方法都是关于读取Servlet的属性,可以参考Web.xml文件里面关于<servlet>标签的定义。

12. org.apache.catalina.Server

Server是整个Catalina容器的入口点,可以包含多个Service和顶层资源元素。一般说来实现Server接口的类也应该同时实现Lifecycle接口,当start()和stop()方法被调用的时候调用Service相应的方法。

Server负责在指定的端口监听连接,当有连接被接受的时候,Server会分析请求的第一行信息,如果是SHUTDOWN则stop服务。可以参考Server.xml文件关于Server的定义。

13. org.apache.catalina. Service

Service是一个或多个共享同以Container的Connectiors的集合。

JVM可以包含一个或多个Service实例,但它们相互之间是完全独立的,它们仅共享JVM的资源。

14. org.apache.catalina. Connector

Connector是一个从客户端接受请求(request)并生成回应(reponse)的组件。一个Connection通常执行下面的逻辑:

1) 从客户端程序接受请求

2) 创建Request和Response,并把下面这些属性设置到这些对象

(1)对所有的Request,connector,protocol,protocol,response,scheme,secure,serverName,serverPort,serverPort属性必须被设置。contentLength,contentType通常也被设置。

3) 对所有的HttpRequests,method,queryString,requestedSessionCookie,requestedSessionId,requestedSessionURL,requestURI,secure属性必须被设置。另外所有addXxx方法也必须被调用以记录cookies,headers和locales信息。

4) 对所有的Responses属性connector,request,stream属性必须被设置。

对HttpResponses来说,connector不会为它设置额外headers信息。

1. Tomcat整体架构类图

下篇将从Tomcat的各个组件入手介绍Tomcat。

 
 
 
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