how tomcat works

作者: 砺豪 | 来源:发表于2017-01-15 15:49 被阅读36次

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演化

httpserver

把httpserver拆成了HttpConnector(连接器)和HttpProcessor(支持类)
HttpConnector 的run方法执行socket=serverSocket.accept(); 然后将socket传到HttpProcessor中，由process方法new Request和Response。

也就是说连接器(及其支持类Processor)完成接受socket请求并生成request和reponse，然后在容器里完成静态资源调用或者servlet的实例化及其service方法的调用。(如下uml关系)

默认连接器

书中的servlet类关系

外观模式

Paste_Image.png

为了防止Request里的一些继承之外的方法被不安全访问，可以借鉴这种方式，在RequestFacade 的构造函数里

public class RequestFacade implements ServletRequest {
private ServleLRequest request = null;
public RequestFacade(Request request) {
this.request = request;
}

RequestFacade只实现ServletRequest的方法

RequestFacade requestFacade = new RequestFacade(request);
servlet.service((ServletRequest) requestFacade, (ServletResponse) responseFacade);

如此一来在service方法里访问不到Request的其他方法了。

线程专用

public class HttpConnector implements Runnable {

    boolean        stopped;
    private String scheme = "http";

    public String getScheme() {
        return scheme;
    }

    public void run() {
     。。。。。。。。
    }

    public void start() {
        Thread thread = new Thread(this);
          //  thread = new Thread(this, threadName);
        thread.start();
    }
}

如此便可优雅的启动线程

    HttpConnector connector = new HttpConnector();
    connector.start();

break 标记处

 boolean flag = true;
        loop: {
            if (flag) {
                break loop;
            }
            System.out.println("in loop");
        }
        System.out.println("out loop");

processor对象池

用到的属性

    /**
     * The set of processors that have ever been created.
     */
    private Vector created = new Vector();


    /**
     * The current number of processors that have been created.
     * 也是HttpProcessor的id
     */
    private int curProcessors = 0;

    /**
     * The minimum number of processors to start at initialization time.
     */
    protected int minProcessors = 5;


    /**
     * The maximum number of processors allowed, or <0 for unlimited.
     * 小于0 是无限制！
     */
    private int maxProcessors = 20;

    /**
     * The set of processors that have been created but are not currently
     * being used to process a request.
     * 已经创建但现在没有被用于处理请求。该栈中的都是可以使用的。
     */ 
    private Stack processors = new Stack();

HttpConnector的start方法，其中会创建minProcessors数量的processor。并通过recycle方法，将其push进栈processors，以便循环使用。

  // Create the specified minimum number of processors
        while (curProcessors < minProcessors) {
            // 万一出现maxProcessors<minProcessors,可以break;
            if ((maxProcessors > 0) && (curProcessors >= maxProcessors))
                break;
            HttpProcessor processor = newProcessor();
            recycle(processor);
        }

在HttpConnector的newProcessor方法中new HttpProcessor 并启动其线程。并且curProcessors++， created.addElement(processor); curProcessors做为HttpProcessor的id。

    private HttpProcessor newProcessor() {
        HttpProcessor processor = new HttpProcessor(this, curProcessors++);
        if (processor instanceof Lifecycle) {
            try {
                // 启动processor
                ((Lifecycle) processor).start();
            } catch (LifecycleException e) {
                log("newProcessor", e);
                return (null);
            }
        }
        created.addElement(processor);
        return (processor);
    }

然后我们看HttpConnector的run方法。主要就是等待socket连接，这里需要注意socket.setTcpNoDelay(tcpNoDelay);，这个是关闭Nagle算法，防止神奇的40ms延时.

  // Loop until we receive a shutdown command
 while (!stopped) {
    socket = serverSocket.accept();
    if (connectionTimeout > 0)
        socket.setSoTimeout(connectionTimeout);
    // 关闭Nagle算法，防止神奇的40ms延时
    socket.setTcpNoDelay(tcpNoDelay);

当收到一个socket连接的时候，需要分配processor，主要是通过createProcessor方法来创建或者复用HttpProcessor，HttpProcessor的assign方法来将socket传递到HttpProcessor，进行后续的处理。

            // Hand this socket off to an appropriate processor
            HttpProcessor processor = createProcessor();
            // 没有可用处理器就关闭socket。
            if (processor == null) {
                try {
                    log(sm.getString("httpConnector.noProcessor"));
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    ;
                }
                continue;
            }
            processor.assign(socket);

            // The processor will recycle itself when it finishes

HttpConnector的createProcessor方法

 synchronized (processors) {
            if (processors.size() > 0) {
                // 重用已经存在的Processor
                return ((HttpProcessor) processors.pop());
            }
            if ((maxProcessors > 0) && (curProcessors < maxProcessors)) {
              // 未满最大值，就new一个
                return (newProcessor());
            } else {
                if (maxProcessors < 0) {
                    // <0 代表无上限。
                    return (newProcessor());
                } else {
                    return (null);
                }
            }
        }

** 到这里我们已经明白了，Processor对象池重用(也可以叫做线程池)。**
然后我们要看看HttpProcessor是怎么运行的，以及自己怎么可持续地处理任务。

关键属性

    /**
     * Is there a new socket available?
     */
    private boolean available = false;

HttpProcessor的run。一开始会阻塞在 await()，等待连接器分配socket。处理完请求后调用connector.recycle(this);把自己放进栈processors里去

        // Process requests until we receive a shutdown signal
        while (!stopped) {

            // Wait for the next socket to be assigned
            Socket socket = await();
            if (socket == null)
                continue;

            // Process the request from this socket
            try {
                process(socket);
            } catch (Throwable t) {
                log("process.invoke", t);
            }

            // Finish up this request
            connector.recycle(this);

        }

available开始是false，所以阻塞在wait();

 private synchronized Socket await() {

        // Wait for the Connector to provide a new Socket
        while (!available) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }

        // Notify the Connector that we have received this Socket
        Socket socket = this.socket;
        available = false;// 此处由于已经拿到了分配的socket的引用，所以可以接下一个了。当然，理论上要等processor调用recyle才能下一个。
        notifyAll();

        if ((debug >= 1) && (socket != null))
            log("  The incoming request has been awaited");

        return (socket);

    }

前面子分析HttpConnector的run方法的时候，run()里面调用了 processor.assign(socket);于是我们再看assign。
由于

   synchronized void assign(Socket socket) {
        // Wait for the Processor to get the previous Socket
        // 这种情况应该不存在。这里的处理是保险手法，防止漏掉要处理的socket。
        while (available) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        // Store the newly available Socket and notify our thread
        this.socket = socket;
        available = true;
        notifyAll();

        if ((debug >= 1) && (socket != null))
            log(" An incoming request is being assigned");
    }

由于接收socket和处理socket分别在不同的线程里，所以可以同时处理较多的请求

生命周期(观察者模式)

首先，我们编程讲究面向接口编程。这样易于扩展。
我们看到书中，列如

SimpleContext implements Context, Pipeline, Lifecycle
SimpleWrapper implements Wrapper, Pipeline, Lifecycle

SimpleContext 实现Lifecycle后，将生命周期的功能添加了进来，而不是直接在所有start和stop的地方println。

同时生命周期也是个非常好的观察者模式的实现。
首先我们看uml

uml

实现LifeCycle的都称为一个组件(被观察者)。一个组件会做以下的事情包括LifecycleSupport的事情。

// 我们关心的event
BEFORE_START_EVENT, START_EVENT,AFTER_START_EVENT, BEFORE_STOP_EVENT, STOP_EVENT, AFTER_STOP_EVENT.

addLifecycleListener
findLifecycleListeners
removeLifecycleListener
start
stop

支持类LifecycleSupport 维护一个LifecycleListener listeners[] 监听者数组。为实现LifeCycle的类提供以下支持。

addLifecycleListener(LifecycleListener listener) 
findLifecycleListeners()
fireLifecycleEvent(String type, Object data)// 通知观察者
removeLifecycleListener(LifecycleListener listener)

实现LifecycleListener是一个监听器(观察者)

流程：

向组件添加我们定义的监听器(观察者，比如SimpleContextLifecycleListener)；
实现了LifeCycle的组件调用start(),LifecycleSupport的fireLifecycleEvent，通知观察者发生的事件。

在这里作为最顶层容器的SimpleContext ，会调自己start，还会间接调用两个子Wrapper容器的start ，还有SimpleLoader的start等。

类加载器

自定义类加载器
对于java.lang.ClassLoader的loadClass(String name, boolean resolve)方法的解析来看，可以得出以下2个结论：

如果不想打破双亲委派模型，那么只需要重写findClass方法即可
如果想打破双亲委派模型，那么就重写整个loadClass方法

class MyLoader extends ClassLoader {

    @Override
    public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        try {
            String filename = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1) + ".class";
            InputStream is = getClass().getResourceAsStream(filename);
            if (is == null) {
                return super.loadClass(name);
            }
            byte[] b = new byte[is.available()];
            is.read(b);
            return defineClass(name, b, 0, b.length);
        } catch (IOException e) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
    }
}
public class ClassLoadTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader myloader = new MyLoader();
        Object object = myloader.loadClass("xyy.test.ClassLoadTest").newInstance();
        Object object1 = new ClassLoadTest();
        System.out.println(object.getClass());
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(object1.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(object instanceof xyy.test.ClassLoadTest);
    }
}

java类加载为什么需要双亲委派模型这样的往返模式？

委派模型对于安全性是非常重要的
恶意的意图有人能写出一类叫做 java.lang.Object，可用于
访问任何在硬盘上的目录。因为 JVM 的信任 java.lang.Object 类，它不会关注这方面的活动。因此，如果自定义 java.lang.Object 被允许加载,安全管理器将很容易瘫痪。幸运的是，这将不会发生，因为委派模型会阻止这种情况的发生。

当自定义 java.lang.Object 类在程序中被调用的时候， system 类加载器将该请求委派给 extension 类加载器，然后委派给 bootstrap 类加载器。这样 bootstrap类加载器先搜索的核心库，找到标准 java.lang.Object 并实例化它。这样，自定义 java.lang.Object 类永远不会被加载。

参考我写的另一篇总结：传送门

Digester(xml 解析)

用digester优雅解决多环境配置的问题。
主要知道怎么使用:

创建标签对象
设置对象属性
创建子标签，设置子标签属性(同上)
关联方法。
进行解析。

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<employee firstName="Freddie" lastName="Mercury">
    <office description="Headquarters">
        <address streetName="Wellington Avenue" streetNumber="223"/>
    </office>
    <office description="Client site">
        <address streetName="Downing Street" streetNumber="10"/>
    </office>
</employee>

对于如上xml的解析代码：

public class Test02 {

    public static void main(String[] args) {
        String path = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "etc";
        File file = new File(path, "employee2.xml");
        Digester digester = new Digester();
        // add rules
        digester.addObjectCreate("employee", "ex15.pyrmont.digestertest.Employee");
        digester.addSetProperties("employee");

        digester.addObjectCreate("employee/office", "ex15.pyrmont.digestertest.Office");
        digester.addSetProperties("employee/office");
        digester.addSetNext("employee/office", "addOffice");

        digester.addObjectCreate("employee/office/address", "ex15.pyrmont.digestertest.Address");
        digester.addSetProperties("employee/office/address");
        digester.addSetNext("employee/office/address", "setAddress");
        try {
            Employee employee = (Employee) digester.parse(file);
            ArrayList offices = employee.getOffices();
            Iterator iterator = offices.iterator();
            System.out.println("-------------------------------------------------");
            while (iterator.hasNext()) {
                Office office = (Office) iterator.next();
                Address address = office.getAddress();
                System.out.println(office.getDescription());
                System.out.println("Address : " + address.getStreetNumber() + " " + address.getStreetName());
                System.out.println("--------------------------------");
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

或者将规则配置抽取成RuleSetBase的继承类EmployeeRuleSet。

public class EmployeeRuleSet extends RuleSetBase {

    public void addRuleInstances(Digester digester) {
        // add rules
        digester.addObjectCreate("employee", "ex15.pyrmont.digestertest.Employee");
        digester.addSetProperties("employee");

        digester.addObjectCreate("employee/office", "ex15.pyrmont.digestertest.Office");
        digester.addSetProperties("employee/office");

        digester.addSetNext("employee/office", "addOffice");

        digester.addObjectCreate("employee/office/address", "ex15.pyrmont.digestertest.Address");
        digester.addSetProperties("employee/office/address");
        digester.addSetNext("employee/office/address", "setAddress");
    }
}

Test02：修改

    Digester digester = new Digester();
    digester.addRuleSet(new EmployeeRuleSet());

关闭钩子(优雅的清理代码)

关闭钩子实际上是java虚拟机层面的东西，我们主要用来应对应用程序非正常关闭的情况(如ctrl+c)。
我们要做的就是写一个线程，Runtime.getRuntime().addShutdownHook在run方法中处理我们要清理的工作。
然后扔给虚拟机，当应用程序关闭的时候，会去调用这个线程要做的事。
demo:

public class ShutdownHookDemo {
    public void start() {
        System.out.println("Demo");
        ShutdownHook ShutdownHook = new ShutdownHook();
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(ShutdownHook);
    }
    public static void main(String[] args) {
        ShutdownHookDemo demo = new ShutdownHookDemo();
        demo.start();
        try {
            System.in.read();
        }
        catch(Exception e) {
        }
    }
    private class ShutdownHook extends Thread {
        public void run() {
            // do some shutdown works
            System.out.println("Shutting down");
        }
    }
}

how tomcat works

演化

书中的servlet类关系

外观模式

线程专用

break 标记处

processor对象池

生命周期(观察者模式)

类加载器

Digester(xml 解析)

关闭钩子(优雅的清理代码)

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