web服务器是如何运行的？tomcat基本原理

news2024/11/23 4:26:13

tomcat基本流程

  1. tomcat在启动时将webapps下的每个项目中的web.xml读取，获取相关信息。tomcat只关心Servlet 程序、Filter 过滤器、Listener 监听器，不关心其他类。

  2. tomcat接收到请求后会将请求报文转换成一个httpServletRequest对象，包含请求所有信息

  3. tomcat同时创建了一个httpServletResponse对象，用于承装要响应给客户端的信息，后面该对象会被转换成响应报文

  4. tomcat根据请求资源路径找到对应的servlet，将servlet实例化，调用service方法，同时将HttpServletRequest和HttpServletResponse对象传入

手写tomcat大致步骤：

  • 建立一个接收TCP请求的服务端ServerSocket。

    • 如何处理连接？处理阻塞？

      • processSocket

    • 如何处理多个请求？while()

    • 如何处理串行问题? 线程池

      • ExecutorService

  • 如何处理连接

    • 通过具体的连接socket对象获取数据 socket.getInputStream()

      • 输出成字节可以看到获取的字节

    • 解析字节流，

      • 了解HTTP协议的格式

      • 按照格式去解析http协议、请求行、头、体

    • 根据解析的内容，构造得到request对象

      • request属性：method构造方法、url、protocal协议版本

    • 按servlet规范实现request和response

      • 实现HttpServletRequest、HttpServletReponse接口

    • 新建Servlet类，继承HttpServlet

    • socket.getOutputStream().write()

tomcat结构和配置

  • 结构图，

  • 配置文件解析：

    • Server：顶层元素，是整个配置文件的根元素，即服务器，每个 tomcat 程序启动后，就是一个 server。

      • className： 使用的 java 类名

      • address：服务器等待接收 shutdown 命令的地址，默认 localhost

      • port: 接收 shutdown 命令的端口，设置为 - 1 为禁用关闭端口，也就是你不能通过这种方式来关闭了，这样就会影响你使用脚本 (catalina.sh 或者是 shutdown.sh) 来 stop 了，默认绑定 8005 端口

      • shutdown: 指定 shutdown 命令的别名，默认值 SHUTDOWN

    • Listener： 监听器，不允许内嵌其他组件；listener中定义的组件可以在某事件发生时执行相应的操作；监听器可以在Server、Engine、Host或Context中，如下代码定义的5个监听器都是在Server中。

      • VersionLoggerListener：当Tomcat启动时，该监听器记录Tomcat、Java和操作系统的信息。该监听器必须是配置的第一个监听器。

      • AprLifecycleListener：Tomcat启动时，检查APR库，如果存在则加载。APR，即Apache Portable Runtime，是Apache可移植运行库，可以实现高可扩展性、高性能，以及与本地服务器技术更好的集成。

      • JreMemoryLeakPreventionListener：与类加载器导致的内存泄露有关。

      • GlobalResourcesLifecycleListener：通过该监听器，初始化< GlobalNamingResources>标签中定义的全局JNDI资源；如果没有该监听器，任何全局资源都不能使用。

      • ThreadLocalLeakPreventionListener：当Web应用因thread-local导致的内存泄露而要停止时，该监听器会触发线程池中线程的更新。当线程执行完任务被收回线程池时，活跃线程会一个一个的更新。只有当Web应用(即Context元素)的renewThreadsWhenStoppingContext属性设置为true时，该监听器才有效。

    • GlobalNamingResources： 元素定义了全局资源，如下配置可以看出，该配置是通过读取$TOMCAT_HOME/ conf/tomcat-users.xml实现的。

    • Service：Tomcat服务器提供的服务，通常包含一个或多个Connector（连接器），但只能有一个引擎engine。默认是

      • className: 要使用的 java 类名，未指定的话就使用标准的实现

      • name: 显示的名称

      • tomcat默认的一个服务是Catalina

    • Connector：是Tomcat服务器与外部应用程序或客户端之间的连接，常见的Connector类型包括HTTP、HTTPS、AJP等。

      • port：指定Connector监听的端口号，用于监听来自客户端的请求。

      • protocol：连接器使用的协议，指定Connector要使用的协议类型，常见的有HTTP/1.1、HTTP/2、AJP/1.3等。

      • connectionTimeout：指定超时的时间数（以毫秒为单位），即在指定时间内未收到客户端请求，则连接被关闭。

      • redirectPort：指定重定向端口，即在使用HTTPS时，自动将HTTP请求重定向到HTTPS。

      • maxParameterCount：最大可以创建的处理请求的线程数。

    • Engine：核心容器组件,catalina引擎，负责通过connector接收用户请求，并处理请求，将请求转至对应的虚拟主机host。

      • defaultHost 指定缺省的处理请求的主机名，它至少与其中的一个host元素的name属性值一样。

    • host：在Tomcat中，一个物理服务器可以部署多个虚拟主机，每个虚拟主机拥有自己的域名和独立的配置，这些虚拟主机通过Host元素来实现。

      • name：虚拟主机的名称，可以是域名和ip

      • appBase：指定该虚拟主机的Web应用程序的基础目录，Web应用程序在该目录下部署。

      • unpackWARs：是否在部署Web应用程序时解压WAR文件，可以提高Web应用程序的访问速度。

      • autoDeploy：是否自动部署新的Web应用程序，如果设置为true，则Tomcat会自动检测appBase目录下的新的Web应用程序，并进行自动部署。

    • Context：一个Context就是一个应用。

      • Context：表示一个web应用程序，通过为war文件。

      • docBase：表示Web应用程序的根目录，即Web应用程序的发布目录。应用程序的路径或者是WAR文件存放的路径,也可以使用相对路径，起始路径为此Context所属Host中appBase定义的路径。

      • path：表示Web应用程序的上下文路径，即访问该Web应用程序的URL路径。

      • reloadable：这个属性非常重要，如果为true，则tomcat会自动检测应用程序的/WEB-INF/lib和/WEB-INF/classes目录的变化，自动装载新的应用程序，可以在不重启tomcat的情况下改变应用程序。

      • crossContext：用于指定不同的Web应用程序之间是否可以共享ServletContext对象。如果crossContext被设置为true，则表示允许跨上下文共享ServletContext对象，否则不允许。

    • Valve：通过提供不同类型的阀门，拦截请求并在将其转至对应的webapp前进行某种处理操作，可以用于任何容器中，比如记录日志(access log valve)、基于IP做访问控制(remote address filter valve)，实现对Tomcat服务器的访问控制、流量控制、日志记录等功能。

      <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
  <Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
  <GlobalNamingResources>
    <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>
  <Service name="Catalina">
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" maxParameterCount="1000" />
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
      <Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
        <Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
               resourceName="UserDatabase"/>
      </Realm>
      <Host name="localhost"  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 &quot;%r&quot; %s %b" />
      </Host>
    </Engine>
  </Service>
</Server>

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