Tomcat8 结构原理解析

　　Tomcat是JavaWeb组件架构中一款apache开源的服务器软件，通过对其的学习，总结并且分享了关于它的知识，下边是分享ppt内容，希望对想了解tomcat人有帮助。

Tomcat历史

• 1999年第一个版本（3.x），基于Sun贡献代码，实现Servlet2.2和JSP1.1
• 2001年里程碑版本4.0，实现Servlet2.3和JSP1.2规范
• 当前Tomcat存在5个主要版本：
  • 　　6.x:JDK5以上
  • 　　7.x:JDK6以上
  • 　　8.x:JDK7以上
  • 　　8.5x:JDK7以上，发布于9.0之后，用于取代8，实现了部分9特性
  • 　　9.x:JDK8以上

Tomcat许可

1. 以Apache License许可方式发布
2. 免费
3. 修改并发布变更版本的用户不必公开修改部分源码
4. 修改tomcat的用户不必变更捐献给Apache软件基金会
5. 所有包含源码及二进制的重新发布均包含Apache许可
6. 任何重新发布的资料必须经过Apache基金会批准
7. 无Apache基金会许可并派生自Tomcat的源码产品不能命名为Tomcat,Jakarta,Apache

Tomcat安装与启动　　　

• Windows上安装
  • 　　.zip
  • 　　.exe
• Linux上安装
  • 　　apache-tomcat-8.5.6.tar.gz
  • 　　修改$CATALINA_HOME/bin/catalina.sh修改Tomcat启动配置：JAVA_OPTS

Tomcat嵌入使用支持

• Tomcat支持嵌入到应用程序，比如：SpringBoot中的tomcat
• 使系统以安装包形式独立提供
• 为了满足PAAS环境下应用研发、交付、管理。
• 绑定一个端口将HTTP导出为服务

Tomcat Debug启动

• bin>catalina jpda start
• 依赖于JDK提供的JPDA
• 默认调试端口：8000

Tomcat主要目录结构

Tomcat8.5之后新特性

1. Servlet3.1、JSP2.3、EL3.0、WebSocket1.1、9.0开始支持Servlet4.0
2. Servlet4.0预览API
3. 默认的HTTP、AJP链接器采用NIO,而非BIO
4. 全新的资源实现
5. 链接器新增支持JDK7的NIO2
6. 链接器新增支持HTTP/2协议
7. 默认采用异步日志处理方式
8. 大量代码重构

Tomcat总体架构设计

Tomcat启动流程

Tomcat请求处理流程

Tomcat类加载机制

1. 从缓存中加载
2. 如果没有，从JVM的Bootstrap类加载器加载
3. 如果没有，则从当前类加载器加载（WEB-INF/classes 、WEB-INF/lib的顺序）
4. 如果没有，则从父类加载器加载，由于父类加载器采用默认的委派模式，所以加载顺序为System、Common、Shared
5. 如果启用Java委派模式(delegate=true)：缓存-Bootstrap-从父类（System、common、shared）-当前类加载器加载

组件Catalina

• 包含所有的容器组件
• 通过松耦合方式集成Cotoye
• 包含启动入口以及Shell
• 使用Apache Digester解析XML配置文件并创建服务器

Catalina依赖关系：

Coyote组件：

• Tomcat链接器名称
• 外部访问接口服务
• 建立链接，发送请求，并接收响应
• 封装底层网络通信协议，为Catalina提供接口，使之与请求协议及I/O方式解耦
• 将Socket输入转换为Request交由Catalina处理
• 提供Response对象将Catalina的处理结果写入输出流
• 此处的Request与Response与Servlet还未关联

Coyote与Catalina交互关系：

Cotoye支持的协议

• HTTP/1.1
• AJP
• HTTP/2.0
• 8.5/9之后移除BIO支持
• NIO java类库实现
• NIO2 JDK7最新的NIO2
• APR(跨平台统一API工具) 采用Apache可移植运行库实现APR是使用C/C++编写的本地库

Jasper:　　

• 从Tomcat4.1开始重新设计了Jasper2
• 运行时编译
• 预编译：提供JspC用于支持JSP预编译
• 转换为Servlet将页面内容输出

JVM配置项

• 例：JAVA_OPTS= “-server -Xms1024m -Xmx2048m -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m”
• Xms:堆内存的初始大小
• Xmx:堆内存上限
• XX:PermSize:非堆内存初始大小（JDK8中改为：-XX:MetaspaceSize）
• XX:MaxPermSize:非堆内存上限，（JDK8:-XX:MaxMetaspaceSize）
• 涉及：性能、调试、JVM行为、垃圾回收、可按需添加详见Oracle官网文档

系统属性配置

• 通过-Dproperty命令指定系统属性
• 涉及：属性替换、集群、EL、Jasper、安全、规范、
• 会话、日志、jar扫描等

服务器配置

• catalina.properties
• server.xml
• context.xml

Web应用配置

• SerlverContext初始化参数
• 会话配置
• Cookie
• URL
• SSL
• Servlet声明及映射
• 生命周期监听器
• Filter定义及映射（比如：CorsFilter）
• MIME类型映射
• 欢迎页列表、错误页列表、本地化及编码映射
• 安全配置
• JNDI配置以及其他配置

Web服务器集成

• 静态资源优化
• 多应用、虚拟机整合
• 负载均衡
• 复合场景
• Apache HTTP Server
• Ngnix(高并发、延迟处理、SSL、静态内容压缩缓存、请求限流、HTTP流媒体)

其它Tomcat内容

• 集群
  • 　　可伸缩、高可用、高性能
  • 　　使用Apache Tribes通信模块，
  • 　　会话同步
• 安全
  • 　　server.xml移除不必要组件、修改关键配置如shutdown端口
  • 　　应用安全
  • 　　传输安全：SSL ,TLS
  • 　　catalina.opolicy
• 性能调优
  • 　　测试与诊断工具
  • 　　配置优化
  • 　　Appache Bench、JMeter
  • 　　Linux:nload、bmon slurm 套接字：iftop iptraf tcptrack pktstat netwatch等

参考资料：

https://book.douban.com/subject/27034717/

http://tomcat.apache.org/

完