瀏覽器訪問伺服器的流程
請求發起的過程：
注意：瀏覽器訪問伺服器使用的是http協議，http是應用層協議，而具體傳輸還是使用的TCP/IP協議
Tomcat系統總架構
2.1 Tomcat請求處理過程
一個http請求過來，Tomcat會接收，然後根據配置呼叫不同的servlet來進行處理。
為了解耦，設計了一個Tomcat容器：
因此，Tomcat不僅是一個http伺服器，還是一個servlet容器。這也就是它的兩個重要的功能：
- 和客戶端瀏覽器互動，進行socket通訊，將位元組流和Request/Response物件進行轉換
- Servlet容器處理邏輯
Tomcat設計了兩個核心元件來完成這兩大功能
- 聯結器：處理Socket連線
- 容器：載入和管理Servlet
Servlet介面和Servlet容器這一整套內容叫做Servlet規範。
2.2 Tomcat Servlet容器處理流程
當使用者請求某個URL資源時
- Http伺服器會把請求資訊使用ServletRuest物件封裝起來
- 根據URL和Servlet的對映關係，找到對應的Servlet，進一步去某個具體的Servlet
- 如果Servlet還沒有被載入，就用反射機制建立這個Servlet，並呼叫Servlet的init方法來完成初始化
- 接著呼叫這個具體的Servlet的service方法來處理請求，請求處理結果使用ServletResponse物件封裝
- 把ServletResponse物件返回給HTTP伺服器，HTTP伺服器會把響應結果傳送給客戶端
Tomcat聯結器元件 Coyote(開椰踢)
3.1 Coyote簡介
Coyote是Tomcat中聯結器元件的名稱，是對外的介面。客戶端通過Coyote與伺服器建立連線，傳送請求並接收響應。
- Coyote封裝了底層的網路通訊（Socket請求及響應）
- Coyote使容器元件與具體的請求協議及IO操作完全解耦
- Coyote 將Socket輸入轉換封裝為Request物件，進一步封裝後交由Servlet的容器處理，請求處理完成後，容器通過Coyote提供的Response物件將結果寫入輸出流
- Coyote負責的是具體協議（應用層）和IO（傳輸層）相關內容
Tomcat支援多種應用層協議和IO模型：
| 名稱 | 應用層協議或IO模型 | 描述 |
|---|---|---|
| 應用層 | HTTP/1.1 | 這時大部分Web應用採用的訪問協議 |
| 應用層 | AJP | 用於和WX整合（如Apache），以實現對靜態資源的優化以及叢集部署，當前支援AJP/1.3 |
| 應用層 | HTTP/2 | HTTP2大幅度提升了Web效能。下一代HTTP協議，自8.5以及9.0版本之後支援。 |
| 傳輸層 | NIO | 非阻塞I/O，採用Java NIO類庫實現 |
| 傳輸層 | NIO2 | 非同步IO，採用JDK7 的NIO2類庫實現 |
| 傳輸層 | APR | 採用Apache可移植允許庫實現，是C/C++編寫的本地庫。如果選擇該方案，需要單獨安裝APR庫 |
Tomcat8.0 以前，Tomcat預設採用的IO方式為BIO，之後改為了NIO。無論是NIO、還是NIO2，效能都是優於以往的BIO，如果採用APR，甚至可以達到Apache HTTP Server的影響效能。
Coyote元件及作用
| 元件 | 作用 |
|---|---|
| EndPoint | EndPoint 是 Coyote 通訊端點，即通訊監聽的接⼝，是具體Socket接收和傳送處理器，是對傳輸層的抽象，因此EndPoint⽤來實現TCP/IP協議的 |
| Processor | Processor 是Coyote 協議處理接⼝ ，如果說EndPoint是⽤來實現TCP/IP協議的，那麼Processor⽤來實現HTTP協議，Processor接收來⾃EndPoint的Socket，讀取位元組流解析成Tomcat Request和Response物件，並通過Adapter將其提交到容器處理，Processor是對應⽤層協議的抽象 |
| ProtocolHandler | Coyote 協議接⼝， 通過Endpoint 和 Processor ， 實現針對具體協議的處理能⼒。Tomcat 按照協議和I/O 提供了6個實現類 ： AjpNioProtocol ，AjpAprProtocol， AjpNio2Protocol，Http11NioProtocol ，Http11Nio2Protocol ，Http11AprProtocol |
| Adapter | 由於協議不同，客戶端發過來的請求資訊也不盡相同，Tomcat定義了⾃⼰的Request類來封裝這些請求資訊。ProtocolHandler接⼝負責解析請求並⽣成Tomcat Request類。但是這個Request物件不是標準的ServletRequest，不能⽤Tomcat Request作為引數來調⽤容器。Tomcat設計者的解決⽅案是引⼊CoyoteAdapter，這是介面卡模式的經典運⽤，聯結器調⽤CoyoteAdapter的Sevice⽅法，傳⼊的是Tomcat Request物件，CoyoteAdapter負責將Tomcat Request轉成ServletRequest，再調⽤容器 |
Tomcat Servlet容器 Catalina
Catalina是一款Servlet容器，且Catalina是Tomcat的核心。
它的結構如下：
其實，可以認為Tomcat就是一個Catalina例項，Tomcat啟動的時候會初始化這個例項，Catalina例項通過載入server.xml完成其他例項的建立，建立並管理一個Server，Server建立並管理多個服務，每個服務又可以有多個Connector和一個Container。
每個Service例項下可以有多個Connector例項和一個Container例項
Container元件的具體結構：
- Engine
表示整個Catalina的Servlet引擎，用來管理多個虛擬站點，一個Service最多隻能有一個Engine，但是一個引擎可包含多個Host
- Host
代表一個虛擬主機，或者說一個站點，可以給Tomcat配置多個虛擬主機地址，而一個虛擬主機下可包含多個Context
- Context
表示一個Web應用程式，一個Web應用可包含多個Wrapper
- Wrapper
表示一個Servlet，Wrapper作為容器中的最底層，不能包含子容器
Tomcat伺服器核心配置
核心配置：conf/server.xml檔案
主要結構如下：
一個Server根元素，有Listener、GlobalNamingResources、Service子標籤
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Listener />
<GlobalNamingResources></GlobalNamingResources>
<Service name="Catalina"></Service>
</Server>
Server標籤詳細：
<!--
port：關閉伺服器的監聽端⼝
shutdown：關閉伺服器的指令字串
-->
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<!-- 以⽇志形式輸出伺服器 、作業系統、JVM的版本資訊 -->
<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
<!-- Security listener. Documentation at /docs/config/listeners.html
<Listener className="org.apache.catalina.security.SecurityListener" />
-->
<!--APR library loader. Documentation at /docs/apr.html -->
<!-- 載入（伺服器啟動） 和 銷燬 （伺服器停⽌） APR。 如果找不到APR庫， 則會輸出⽇志， 並
不影響 Tomcat啟動 -->
<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener"
SSLEngine="on" />
<!-- Prevent memory leaks due to use of particular java/javax APIs-->
<!-- 避免JRE記憶體洩漏問題 -->
<Listener
className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
<!-- 載入（伺服器啟動） 和 銷燬（伺服器停⽌） 全域性命名服務 -->
<Listener
className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
<!-- 在Context停⽌時重建 Executor 池中的執行緒， 以避免ThreadLocal 相關的記憶體洩漏 -->
<Listener
className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
<!-- Global JNDI resources
Documentation at /docs/jndi-resources-howto.html
GlobalNamingResources 中定義了全域性命名服務
-->
<GlobalNamingResources>
<!-- Editable user database that can also be used by
UserDatabaseRealm to authenticate users
-->
<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" />
</GlobalNamingResources>
<!-- A "Service" is a collection of one or more "Connectors" that share
a single "Container" Note: A "Service" is not itself a "Container",
so you may not define subcomponents such as "Valves" at this level.
Documentation at /docs/config/service.html
-->
<Service name="Catalina">
...
</Service>
</Server>
Service標籤
<!--
該標籤⽤於建立 Service 例項，預設使⽤ org.apache.catalina.core.StandardService。
預設情況下，Tomcat 僅指定了Service 的名稱， 值為 "Catalina"。
Service ⼦標籤為 ： Listener、Executor、Connector、Engine，
其中：
Listener ⽤於為Service新增⽣命週期監聽器，
Executor ⽤於配置Service 共享執行緒池，
Connector ⽤於配置Service 包含的連結器，
Engine ⽤於配置Service中連結器對應的Servlet 容器引擎
-->
<Service name="Catalina">
...
</Service>
Executor標籤
<!--
預設情況下，Service 並未新增共享執行緒池配置。 如果我們想新增⼀個執行緒池， 可以在
<Service> 下新增如下配置：
name：執行緒池名稱，⽤於 Connector中指定
namePrefix：所建立的每個執行緒的名稱字首，⼀個單獨的執行緒名稱為
namePrefix+threadNumber
maxThreads：池中最⼤執行緒數
minSpareThreads：活躍執行緒數，也就是核⼼池執行緒數，這些執行緒不會被銷燬，會⼀直存在
maxIdleTime：執行緒空閒時間，超過該時間後，空閒執行緒會被銷燬，預設值為6000（1分鐘），單位
毫秒
maxQueueSize：在被執⾏前最⼤執行緒排隊數⽬，預設為Int的最⼤值，也就是⼴義的⽆限。除⾮特
殊情況，這個值 不需要更改，否則會有請求不會被處理的情況發⽣
prestartminSpareThreads：啟動執行緒池時是否啟動 minSpareThreads部分執行緒。預設值為
false，即不啟動
threadPriority：執行緒池中執行緒優先順序，預設值為5，值從1到10
className：執行緒池實現類，未指定情況下，預設實現類為
org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor。如果想使⽤⾃定義執行緒池⾸先需要實現
org.apache.catalina.Executor接⼝
-->
<Executor name="commonThreadPool"
namePrefix="thread-exec-"
maxThreads="200"
minSpareThreads="100"
maxIdleTime="60000"
maxQueueSize="Integer.MAX_VALUE"
prestartminSpareThreads="false"
threadPriority="5"
className="org.apache.catalina.core.StandardThreadExecutor"/>
Connector標籤
預設情況下，server.xml配置了兩個連結器，一個支援HTTP協議，一個支援AJP協議。大多數情況下，我們不需要新增連結器配置，只需要對已有的連結器進行優化
<!--
port：
端⼝號，Connector ⽤於建立服務端Socket 並進⾏監聽， 以等待客戶端請求連結。如果該屬性設定
為0， Tomcat將會隨機選擇⼀個可⽤的端⼝號給當前Connector 使⽤
protocol：
當前Connector ⽀持的訪問協議。 預設為 HTTP/1.1 ， 並採⽤⾃動切換機制選擇⼀個基於 JAVA
NIO 的連結器或者基於本地APR的連結器（根據本地是否含有Tomcat的本地庫判定）
connectionTimeOut:
Connector 接收連結後的等待超時時間， 單位為 毫秒。 -1 表示不超時。
redirectPort：
當前Connector 不⽀持SSL請求， 接收到了⼀個請求， 並且也符合security-constraint 約束，
需要SSL傳輸，Catalina⾃動將請求重定向到指定的端⼝。
executor：
指定共享執行緒池的名稱， 也可以通過maxThreads、minSpareThreads 等屬性配置內部執行緒池。
URIEncoding:
⽤於指定編碼URI的字元編碼， Tomcat8.x版本預設的編碼為 UTF-8 , Tomcat7.x版本預設為ISO-
8859-1
-->
<!--org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol ， ⾮阻塞式 Java NIO 連結器-->
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
可以使用共享執行緒池
<Connector port="8080"
protocol="HTTP/1.1"
executor="commonThreadPool"
maxThreads="1000"
minSpareThreads="100"
acceptCount="1000"
maxConnections="1000"
connectionTimeout="20000"
compression="on"
compressionMinSize="2048"
disableUploadTimeout="true"
redirectPort="8443"
URIEncoding="UTF-8" />
Engine 標籤
Engine表示Servlet引擎
<!--
name： ⽤於指定Engine 的名稱， 預設為Catalina
defaultHost：預設使⽤的虛擬主機名稱， 當客戶端請求指向的主機⽆效時， 將交由預設的虛擬主機處
理， 預設為localhost
-->
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
...
</Engine>
Host標籤
<Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
...
</Host>
可以配置多個host訪問不同的目錄
<Host name="www.aaa.com" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
<Host name="www.bbb.com" appBase="webapps2"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
Context 標籤
不配做Context的時候，appBase配置的目錄下的所有專案包都會被訪問，如想訪問appBase配置的目錄下的ROOT2，只需要localhost:8080/ROOT2
<Host name="www.abc.com" appBase="webapps" unpackWARs="true"
autoDeploy="true">
<!--
docBase：Web應⽤⽬錄或者War包的部署路徑。可以是絕對路徑，也可以是相對於 Host appBase的
相對路徑。
path：Web應⽤的Context 路徑。如果我們Host名為localhost， 則該web應⽤訪問的根路徑為：
http://localhost:8080/rt。
-->
<Context docBase="D:\apache-tomcat-8.5.32\ROOT" path="rt"/>
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve"
directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>