tomcat的总结

作者: 简书徐小耳 | 来源:发表于2019-01-15 18:13 被阅读10次

classLoader

commonLoader:加载的jar可以提供给tomcat本身和其下面各个项目使用
catalinaLoader：加载的jar只能提供给tomcat本身
sharedLoader：加载的jar包可以给各个项目使用
他们三个都是urlclassloader类型

在bootStrap启动期间将线程上下文的classloader设置为catalinaLoader，
并使用catalinaLoader加载我们的catalina这个类，这就意味着这个类不会被我们项目中使用
然后后期都是调用catalina方法的load和start方法来启动tomcat，此外我们还将catalina的parentClassLoader设置为sharedLoader
这是为了后期设置weappclassloader的父类埋下伏笔

appBase和docBase的区别

 <Host name="localhost"  appBase="webapps"
            unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="D:\WebContent" sessionCookiePath="/" sessionCookieName="JSESSIONID" />

appBase：

1.appBase是host的属性，其会自动部署appbase指定的目录的项目

docBase

1.docBase是context的属性，指定这个项目的路径(绝对或相对路径)
2.访问路径我们可以通过path指定

外置的Tomcat的启动过程：

一、bootStrap的静态代码块和初始化：

1.静态代码块:主要就是设置catalina.home和catalina.base,其中获取了user.dir 作为上述2个参数未设置时候的备选方案
2.init方法：初始化三个主要的classloader，设置线程上下文的classloader为catalinaLoader生成catalina对象，并将sharedLoader设置为其parentClassLoader

二、调用catalina的load方法

1.初始化工作时候的temp目录-java.io.tmpdir
2.初始化jndi相关的目录
3.创建Digester对象，并使用该对象解析server.xml文件，最终创建Server对象
4.设置server的属性，catalina，catalinaHome和catalinaBase
5.优化system.out和system.error
6.调用server的init方法

三、调用catalina的start方法

1.server的start方法调用
2.如果需要使用钩子则注册一个CatalinaShutdownHook，该钩子会在触发的时候调用catalina的stop方法
，该方法会先删除钩子（因为有可能不是钩子线程调用的stop方法，这样会导致stop调用两次）然后调用server的stop和destory方法。
3.然后调用await和stop方法
4.await方法主要就是根据通过循环判断标识位来判断是否需要结束tomcat或者通过socket监听关闭端口来判断

内置的Tomcat启动过程

一、创建WebServer（内部包含tomcat类，所以这个webServer类似于Facade）

1.创建tomcat类。该类主要是服务于内置或者测试的starter，包含我们基础配置信息，也是用来启动我们的server服务，并且可以添加container的类。
2.设置tomcat的baseDir
3.设置connector，默认协议是Http11NioProtocol类
4.创建一个standardserver，设置catalina.home和catalina.base
5.创建一个standardService，将connector和service互相绑定。
6.调整connector属性，比如端口，还有就是如果我们配置了地址，则协议需要绑定该地址，还有就是给connector
设置uriEncoding，ssl。还有是给协议设置compression。
7.我们也可以通过实现TomcatConnectorCustomizer接口来优化connector或者其内部协议，比如修改adpter或者endpoint
8.当然还有这个TomcatContextCustomizer接口我们可以优化我们的context
9.上述的两个customizer，我们可以写个BeanPostProcessor，在TomcatServletWebServerFactory初始化之后，调用其add方法添加
10.将被自定义修改后的connector和service中的connector进行对比，如果对象被替换了就将新的connector加入到service中否则就不用添加
11.禁止host自动部署，在设置engine的是设置了该engine的默认的host为localhost和realm
12.配置engine，首先设置backGroupProcessorDelay时长，这个会启动一个线程每隔一段时间执行后台任务
13.给engine设置valve
14.我们还可以给该service添加我们额外写的connector
15.设置我们context=TomcatEmbeddedContext，设置name和path,displayName,指定docBase
16.添加lifeCycleListeners和parentClassloader，设置webApploader(我们的webappclassLoader的创建者)，以及webappclassLoader的类型TomcatEmbeddedWebappClassLoader
17.将webApploader的加载模式设置为true，这就代表我们的这边webappclassLoader采用的是双亲加载模式
18.注册DefaultServlet，将tomcatStarter和context绑定，配置context的valve，修改我们的context
19.最终将tomcat和port包装成tomcatWebServer返回，在tomcatWebServer的构造函数中好友初始化方法
20.该初始化方法主要是：启动tomcat的container，但是会删除connector这样就可以避免connector也被启动，启动一个后台线程每隔一段时间去检测是否关闭标识。

二、启动webServer

1.添加我们上述被删除的connector
2.启动我们的connector

tomcat启动过程就是调用Server的init方法和start方法，所以我们着重分析这两个方法

一、server的init：

1.standardserver的init方法

设置JMX相关类
设置全局的字符串缓存
初始化globalNamingResources
从我们的sharedLoader中获取jar包资源时报包含MANIFEST，如果包含则添加到容器的集合中
初始化service的init方法

2.service的init方法

engine的初始化
线程池的初始化
mapperlistener的初始化
connector的初始化

3.engine的初始化（少了host，context，wrapper的初始化，他们的初始化都是在各自start的时候先进行进行的）

创建Realm
重新配置startStopExecutor，其主要是帮忙启动和关闭子容器

4.host的初始化

配置startStopExecutor

5.context的初始化

配置startStopExecutor
namingResources初始化

6.wrapper的初始化

配置startStopExecutor

7.connector的初始化

创建adapter并和protocolhandler绑定，其主要是用来获取httpServeletRequest和httpServeletResponse
设置默认的解析bodymethod==post
protocolHandler的初始化

8.protocolHandler的初始化

判断是否需要升级协议
创建endpoint并初始化
enpoint可以理解为专门负责处理socket，类似于netty的服务端或者客户端boostrap

Nioendpoint的初始化-实际是调用bind方法

创建socket并给socket设置相关属性，比如接受和发送的缓冲区大小，超时，拒绝连接的地址等
让该socket绑定我们设置好的地址和端口，同时还设置了backlog=accpetAccount，也就是说最大可以有一定数目的
即将要连接的该socket，超过就拒绝。这个backlog对应的accept queue
设置该通道为非阻塞模式
设置acceptorThreadCount（也就是acceptor线程默其专门获取socket连接）认为1，其对应我们的acceptor线程大小类似于nioeventloop，根据我们对netty的了解就算设置多了意义也不大
设置pollerThreadCount最小为1，其是专门接受acceptor线程传递过来的socket，然后将该scoekt注册到selector上面
初始化ssl
创建共享selector,然后创建一个NioBlockingSelector去包裹该selector
NioBlockingSelector包含一个共享的多路复用器，BlockPoller线程
BlockPoller线程的作用：专门处理ssl的channel上面注册的blocking的socket，其他的非ssl裁员poller线程去注册

二、server的start：

1.server的start方法

激活configure_start监听事件
设置状态为start
调用globalNamingResources的start方法
调用service的start方法

2.service的start方法

设置start启动标识
启动engine
启动线程池
启动mapperListener
启动connector

engine的start

启动realm

迭代启动子容器
启动pipeline,设置启动标识，也就是给pipeline添加基本的vavle，并启动vavle（也就是设置启动标识）
每个容器都有一个starnardpipeline,每个容器都有一个baiscvavlve--standardXXvalve，他们的主要任务是
连接当前容器的子容器
启动ContainerBackgroundProcessor线程执行后台任务（目前只有engine容器可以启动该线程，其他子类没有）
ContainerBackgroundProcessor的处理逻辑：对于container为context的容器先调用其bind方法
调用所有container的backgroundProcess方法，而各个container的backgroundProcess内部还包含其他组建的backgroundProcess
比如cluster,realm,valve,Loader,Manager,WebResourceRoot,InstanceManager等
而context容器的bind方法的作用就是就是确保我们的webApploader中的webAppClassLoader与线程上下文的classloader一致
不一致的话就设置为一样的。这样的话我们热部署的时候classloader的变更进而可以进行体会线程上下文中的classloader

host的start方法

配置errorValve
start子容器
start我们的pipeline

context的start方法

给该项目设置工作目录
设置WebResourceRoot并调用其start方法主要是将这个context中的文件比如class和配置文件变成WebResource
留给classloader去加载
创建WebappLoader,并设置其内部的WebappClassLoader的加载模式为非双亲加载模式
检测context中的mainest文件，设置NamingContextListener
启动WebappLoader的start方法主要就是创建WebAppClassLoader，设置加载模式 classPaths，将classes和lib下面的
资源放入到localRepositories中
设置WebAppClassLoader的属性，然后将该classloader放入到线程上下文后期只要碰到任何需要加载的类都采用我们的classloader
启动子容器
启动pipeline
将sources，jarScanner放入到servletContext
执行ServletContainerInitializer的onStarup方法
启动filter和servlet
将webAppClassLoader替换为原始的classloader
-通过监听者ContextConfig的webConfig和applicationAnnotationsConfig方法加载项目首先生成对应的web.xml文件（先从项目中寻找，没有在获取全局的）然后获取利用spi机制去各个jar包中寻找META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer 文件获取ServletContainerInitializer，这边使用webappclassloader去加载。然后加载所有的/WEB-INF/classes的class，主要是处理这些class中的annotation/WebServlet ，annotation/WebFilter，annotation/WebListener。然后在处理所有的lib目录的jar包，最后添加我们ServletContainerInitializer
回收resouce中的资源

wrapper的start方法

启动器内部的cluster ，realm，pipeline和子容器的start方法
设置available=0代表可用

7.connector的start方法

检测端口是否符合要求
启动protocolHandler的start方法

8.protocolHandler的start方法

启动endpoint的start方法
启动一个异步线程AsyncTimeout，每隔1秒去检测我们的异步处理的Processor是否超时，如果超时则执行超时操作
该线程的优先级被设置为normal，且是后台线程

Nioendpoint的start方法

设置nioendpoint的启动标识
设置processorCache,EventCache，nioChannels三个缓存
如果我们的tomcat没有设置线程池则我们自己创建worker线程池
线程池的属性有minspareThreads，maxThreads
设置maxConnection的大小默认是1万
创建poller线程，数量可以设置
每个poller包含独立的多路复用器，他们从acceptor线程获取socket注册到自己的多路复用器，其类似于nioeventloop
开启acceptor线程

三、tomcat接受处理请求的全流程

-一、Acceptor线程携带endpoint，不断的循环获取socketChannel

1.首先判断endPoint是否还在running，如果不是则跳出循环
2.如果当前endpoint是暂停且还在running状态则现场沉睡50毫秒
3.在正式获取socketChannel的时候需要先去获取connection（通过maxConnection限制）
4.socketChannel是一个channel，获取的过程中如果发生io异常需要设置下errorDelay，即让主线程沉睡一会
5.当我们获取到socketchannel则需要绑定到poller线程上，绑定失败或者acceptor线程暂停或者关闭则需要关闭该通道

-二、将socketChannel包装成Niochannel交给poller线程

1.将socketChannel设置为非阻塞
2.将socket的属性填充=超时，接受和发送buffer（属于socket的buffer），ReuseAddress ，tcpNoDelay等
3.尝试从缓存获取niochannel，并创建了一个SocketBufferHandler，其实作为applicaiton的buffer（包含发送，接受和堆外的buffer）
4.最终我们将SocketBufferHandler和socketchannel包装成niochannel注册到poller线程上
5.注册过程就是讲我们的niochannel和nioendpoint包装成NioSocketWrapper
6.然后给NioSocketWrapper设置poller线程，timeout，alive,ssl等属性，并注册read事件
1. 从eventCache缓存中获取pollerEvent，并集成niochannel，NioSocketWrapper和注册事件。
8.然后将该pollerEvent放入poller线程的events内部集合，如果wakeupCounter=-1 则代表当前poller线程在沉睡我们需要唤醒

-三、Poller线程的run方法-将后续获取到的事件（链接事件）交给SocketProcessorBase处理

1.从我们的events集合中循环的执行PollerEvent的run和reset方法然后将PollerEvent放入eventCache
2.run方法：第一次执行都是将我们的channel注册到该poller内部的多路复用器
3.reset方法：情况pollerEvent内部对象
4.设置wakeupCounter为-1 如果之前的值是大于0代表已经有其他的event加入进来我们直接selectNow否则阻塞获取事件
5.设置wakeupCounter为0 然后判断是否该线程已经关闭如果是的话则cancel 所有已经发生的SelectionKey然后关闭多路复用器再跳出循环
6.否则判断是否有对应的SelectionKey或者其他的event加入
7.先处理SelectionKey，然后在查看是否超时
8.只有处理以下几种情况的timeout：nextExpiration已经过了，没有selectionKey或者其他event加入或者socket已经开始clsoe
9.处理selectionkey的逻辑是：如果已经close了则直接cancel，否则检测sk是否有效且需要携带附件，只处理读写事件
10.如果附件携带文件，则调用filechannel的transTo方法进行处理，其他事件则当成socket进行处理。
11.在处理sk中携带文件之前需要先取消之前该channel注册的事件，等待处理完成在且是支持keepalive的则重新注册该channel否则直接关闭
12.对于attacheMent是非文件的则先取消之前该channel注册的事件，并不会重新注册因为事件已经处理完毕
13.上述attacheMent是非文件是先处理read在处理write，如果处理失败就直接cancel
14.然后从processorCache获取SocketProcessorBase，根据是否支持dispatch以及是否存在线程池来决定剩余的处理
是否在poller线程中做还是交给cotainer的线程池

-四、SocketProcessorBase的处理流程

1.首先进行ssl握手
2.获取对应的handler进行处理
3.对应的handler获取合适的Processor
4.调用Processor的process进行处理，最终交给service方法

五、Processor的service方法逻辑

1.获取requestIno，设置请求的stage，设置input和output的buffer
2.默认是支持keepAlive，读取请求的数据
3.最终通过adapter的service方法传递我们的原始request和response

六、然后将在第五步得到request和response交给Adapter（CoyoteAdapter），调用其service方法处理

1.首先将request和response转换成HttpServletRequest和HttpServletResponse
2.获取connector 通过connector得到container的vavle，然后交给他们执行

七、最终一层层调用到我们的standardWrapperValve的invoke方法

1.获取对应的servlet，这边就是我们的dispatchServlet
2.执行dispatchServlet的service方法，在此之前先执行过滤器
3.我们的controller方法被映射成地址和我们的请求地址匹配，最终可以得到method 进而反射执行方法完成调用

server.xml文件的各个标签的意义

我们的engine标签会配置一个默认的host
名称一般都是localhost，当我们用localhost去请求的时候
我们本地的系统有hosts配置文件可以将我们的localhost解析为实际的ip
默认都是127.0.0.1，当然我们也可以配置localhost1等127.0.0.1

MANIFEST

一般编写MANIFEST.MF文件只需要用到Manifest-Version（MF文件版本号）
、Main-Class（包含main方法的类）、Class-Path（执行这个jar包时的ClassPath，第三方依赖）
比如下面：
Manifest-Version: 1.0
Main-Class: test.Main
Class-Path: ./ ./lib/commons-collections-3.2.jar ./lib/commons-dbcp-1.2.2.jar ./lib/commons-lang-2.3.jar ./lib/commons-logging-1.1.jar

Tomcat中的backlog参数

在linux 2.2以前，backlog大小包括了半连接状态和全连接状态两种队列大小。
linux 2.2以后，分离为两个backlog来分别限制半连接SYN_RCVD状态的未完成连接队列大小
跟全连接ESTABLISHED状态的已完成连接队列大小。
当服务端接受到客户端的syn请求后放入syns的队列中，然后服务端回复syn+ack，等客户端收到ack后再回复ack给服务端
则服务的就把sync中的半连接放入到accpet queue。一般backlog=完全队列
我们完全队列大小取值=min(backlog,somaxconn)
我们半完全队列大小=
table_entries = min(min（somaxconn，backlog）,tcp_max_syn_backlog)
roundup_pow_of_two(table_entries + 1)
roundup_pow_of_two表示取最近的2的n次方的值，举例来说：假设somaxconn为128，backlog值为50，tcp_max_syn_backlog值为4096，则第一步计算出来的为50，
然后roundup_pow_of_two(50 + 1),找到比51大的2的n次方的数为64，所以最终半连接队列的长度是64。

connector容易混淆的名词解释

acceptorThreadCount：代表从socket的完全队列获取socket连接的线程数，其socket连接交给poller
pollerThreadCount：将该socket注册到selector上面，然后捕捉到后续的读写事件交给worker线程处理
maxThreads:则是指worker线程--真正去处理这些socket请求的线程个数
acceptCount: 代表acceptor线程从tcp完全队列里面取connection的限制（因为acceptorCount限制了队列大小）
maxConnections:每当获取到一个socket就代表得到一个connection，然后该connection只有在完成或者某些异常情况下才释放
，从这个角度来说如果不限制connection我们不停的拿socket处理也是不行的，这就是从java层面控制

Tomcat的reload机制

1.WebappLoader的backgroundProcess方法
2.首先检测是否支持热部署，其次检测项目是否有变化
3.变化的依据是检测jar包和我们的其他文件的变更时间，如果不一致则将当前的线程上下文中的classloader替换为加载
webApploader的classloader 也就是我们的sharedLoader
4.然后调用standardContext的reload方法去加载
5.加载完成后将线程上下文的加载器设置为webAppclassloader

reload方法的主要逻辑

设置暂停标识，可以让request请求休息1秒
获取老的classloader 关闭后台线程（由于context没有后台线程所以不用关闭）
获取context的子容器进行stop
关闭过滤器和manager 等等
然后重新调用start方法，设置paused为false

tomcat的总结

classLoader

相关名词解释

SystemLogHandler：

appBase和docBase的区别

外置的Tomcat的启动过程：

内置的Tomcat启动过程

tomcat启动过程就是调用Server的init方法和start方法，所以我们着重分析这两个方法

一、server的init：

二、server的start：

三、tomcat接受处理请求的全流程

server.xml文件的各个标签的意义

MANIFEST

Tomcat中的backlog参数

connector容易混淆的名词解释

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