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淺談Tomcat多層容器的設計

2021-07-22 13:01:44

Tomcat的容器用來裝載Servlet。那Tomcat的Servlet容器是如何設計的呢?

容器的層次結構

Tomcat設計了4種容器:Engine、Host、Context和Wrapper

Tomcat通過這種分層,使得Servlet容器具有很好的靈活性。

  • Context表示一個Web應用程式
  • Wrapper表示一個Servlet,一個Web應用程式中可能會有多個Servlet
  • Host代表一個虛擬主機,或一個站點,可以給Tomcat設定多個虛擬主機地址,而一個虛擬主機下可以部署多個Web應用程式
  • Engine表示引擎,用來管理多個虛擬站點,一個Service最多隻能有一個Engine

觀察Tomcat的server.xml組態檔。Tomcat採用了元件化設計,最外層即是Server

這些容器具有父子關係,形成一個樹形結構,Tomcat用組合模式來管理這些容器。

所有容器元件都實現Container介面,因此組合模式可以使得使用者對

單容器物件
最底層的Wrapper

組合容器物件
上面的Context、Host或者Engine
的使用具有一致性。

Container介面定義:

public interface Container extends Lifecycle {
    public void setName(String name);
    public Container getParent();
    public void setParent(Container container);
    public void addChild(Container child);
    public void removeChild(Container child);
    public Container findChild(String name);
}

請求定位Servlet的過程

搞這麼多層次的容器,Tomcat是怎麼確定請求是由哪個Wrapper容器裡的Servlet來處理的呢?
Tomcat用Mapper元件完成這個任務。

Mapper就是將使用者請求的URL定位到一個Servlet

工作原理

Mapper元件儲存了Web應用的設定資訊:容器元件與存取路徑的對映關係,比如

  • Host容器裡設定的域名
  • Context容器裡的Web應用路徑
  • Wrapper容器裡Servlet對映的路徑

這些設定資訊就是一個多層次的Map。

當一個請求到來時,Mapper元件通過解析請求URL裡的域名和路徑,再到自己儲存的Map裡去查詢,就能定位到一個Servlet。
一個請求URL最後只會定位到一個Wrapper容器,即一個Servlet。

假如有一網購系統,有

  • 面向B端管理人員的後臺管理系統
  • 面向C端使用者的線上購物系統

這倆系統跑在同一Tomcat,為隔離它們的存取域名,設定兩個虛擬域名:

manage.shopping.com
管理人員通過該域名存取Tomcat去管理使用者和商品,而使用者管理和商品管理是兩個單獨的Web應用

user.shopping.com
C端使用者通過該域名去搜尋商品和下訂單,搜尋功能和訂單管理也是兩個獨立Web應用

這樣部署,Tomcat會建立一個Service元件和一個Engine容器元件,在Engine容器下建立兩個Host子容器,在每個Host容器下建立兩個Context子容器。由於一個Web應用通常有多個Servlet,Tomcat還會在每個Context容器裡建立多個Wrapper子容器。每個容器都有對應存取路徑

Tomcat如何將URL定位到一個Servlet呢?

首先,根據協定和埠號選定Service和Engine
Tomcat的每個聯結器都監聽不同的埠,比如Tomcat預設的HTTP聯結器監聽8080埠、預設的AJP聯結器監聽8009埠。該URL存取8080埠,因此會被HTTP聯結器接收,而一個聯結器是屬於一個Service元件的,這樣Service元件就確定了。一個Service元件裡除了有多個聯結器,還有一個Engine容器,因此Service確定了,Engine也確定了。

根據域名選定Host。
Mapper元件通過URL中的域名去查詢相應的Host容器,比如user.shopping.com,因此Mapper找到Host2容器。

根據URL路徑找到Context元件
Host確定以後,Mapper根據URL的路徑來匹配相應的Web應用的路徑,比如例子中存取的是/order,因此找到了Context4這個Context容器。

最後,根據URL路徑找到Wrapper(Servlet)
Context確定後,Mapper再根據web.xml中設定的Servlet對映路徑來找到具體Wrapper和Servlet。

並非只有Servlet才會去處理請求,查詢路徑上的父子容器都會對請求做一些處理:

  • 聯結器中的Adapter會呼叫容器的Service方法執行Servlet
  • 最先拿到請求的是Engine容器,Engine容器對請求做一些處理後,會把請求傳給自己子容器Host繼續處理,依次類推
  • 最後這個請求會傳給Wrapper容器,Wrapper會呼叫最終的Servlet來處理

這個呼叫過程使用的Pipeline-Valve管道,責任鏈模式,在一個請求處理的過程中有很多處理者依次對請求進行處理,每個處理者負責做自己相應的處理,處理完之後將再呼叫下一個處理者繼續處理。

Valve表示一個處理點,比如許可權認證和記錄紀錄檔。

public interface Valve {
  public Valve getNext();
  public void setNext(Valve valve);
  public void invoke(Request request, Response response)
}

由於Valve是一個處理點,因此invoke方法就是來處理請求的。
Pipeline介面:

public interface Pipeline extends Contained {
  public void addValve(Valve valve);
  public Valve getBasic();
  public void setBasic(Valve valve);
  public Valve getFirst();
}

所以Pipeline中維護了Valve連結串列,Valve可插入到Pipeline。
Pipeline中沒有invoke方法,因為整個呼叫鏈的觸發是Valve完成自己的處理後,呼叫getNext.invoke呼叫下一個Valve。

每個容器都有一個Pipeline物件,只要觸發這個Pipeline的第一個Valve,這個容器裡Pipeline中的Valve就都會被呼叫到。但不同容器的Pipeline如何鏈式觸發?
比如Engine中Pipeline需要呼叫下層容器Host中的Pipeline。
Pipeline有個getBasic方法。這個BasicValve處於Valve鏈尾,負責呼叫下層容器的Pipeline裡的第一個Valve。


整個呼叫過程由聯結器中的Adapter觸發的,它會呼叫Engine的第一個Valve:

Wrapper

容器的最後一個Valve會建立一個Filter鏈,並呼叫doFilter方法,最終會調到Servlet的service方法。

Valve和Filter有什麼區別呢?

  • Valve是Tomcat的私有機制,與Tomcat緊耦合。Servlet API是公有標準,所有Web容器包括Jetty都支援Filter
  • Valve工作在Web容器級別,攔截所有應用的請求。Servlet Filter工作在應用級別,只攔截某個Web應用的所有請求。若想做整個Web容器的攔截器,必須使用Valve。

到此這篇關於淺談Tomcat多層容器的設計的文章就介紹到這了,更多相關Tomcat 多層容器內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com!


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