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该系列博文会告诉你如何从入门到进阶，从 servlet 到框架，从 ssm 再到 SpringBoot，一步步地学习 JavaWeb 基础知识，并上手进行实战，接着了解 JavaWeb 项目中经常要使用的技术和组件，包括日志组件、Maven、Junit，等等内容，以便让你更完整地了解整个 Java Web 技术体系，形成自己的知识框架。
为了更好地总结和检验你的学习成果，本系列文章也会提供每个知识点对应的面试题以及参考答案。
如果对本系列文章有什么建议，或者是有什么疑问的话，也可以关注公众号【Java 技术江湖】联系作者，欢迎你参与本系列博文的创作和修订。
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走进 JavaWeb 技术世界 5：初探 Tomcat 的 HTTP 请求过程
初探 Tomcat 的 HTTP 请求过程
前言：
1. 作为 Java 开发人员，大多都对 Tomcat 不陌生，由 Apache 基金会提供技术支持与维护，因为其免费开源且易用，作为 Web 服务器深受市场欢迎，所以有必要对其进行深入的研究，本系列皆以 Tomcat 8.5 为研究课题，下载地址：https://tomcat.apache.org/download-80.cgi
2. 下图为 apache-tomcat-8.5.23.zip 在 windows 解压后的目录。
下面是解压后的一些关键目录:
* /bin - 启动和停止服务等批处理文件. (*.sh) 文件 (为 Unix 系统)、(*.bat) 文件 (for Windows 系统)是一个功能性的复制文件. 自从 Win32 command-line 开始是一些单一的，缺乏功能的组件, 现在有一些拓展性的功能
* /conf - 配置文件和一些相关的 DTD 文件. 最重要的是 server.xml. 它是这个容器最主要的配置文件.
* /logs - 日志文件会打印到这里
* /webapps - 这里是你的应用程序部署的地方.3. 从最本质上讲，tomcat 为一个 servlet 容器，首先研究一下 Tomcat 的架构，如下图：
架构诠释：
1.Server(服务器)是 Tomcat 构成的顶级构成元素，所有一切均包含在 Server 中，Server 的实现类 StandardServer 可以包含一个到多个 Services,Service 的实现类为 StandardService 调用了容器 (Container) 接口，其实是调用了 Servlet Engine(引擎)，而且 StandardService 类中也指明了该 Service 归属的 Server;
2.Container: 引擎 (Engine)、主机(Host)、上下文(Context) 和 Wraper 均继承自 Container 接口，所以它们都是容器。但是，它们是有父子关系的，在主机 (Host)、上下文(Context) 和引擎 (Engine) 这三类容器中，引擎是顶级容器，直接包含是主机容器，而主机容器又包含上下文容器，所以引擎、主机和上下文从大小上来说又构成父子关系, 虽然它们都继承自 Container 接口。
3. 连接器 (Connector) 将 Service 和 Container 连接起来，首先它需要注册到一个 Service，它的作用就是把来自客户端的请求转发到 Container(容器)，这就是它为什么称作连接器的原因。
从功能的角度将 Tomcat 源代码分成 5 个子模块，分别是:
Jsper 模块: 这个子模块负责 jsp 页面的解析、jsp 属性的验证，同时也负责将 jsp 页面动态转换为 java 代码并编译成 class 文件。在 Tomcat 源代码中，凡是属于 org.apache.jasper 包及其子包中的源代码都属于这个子模块;
Servlet 和 Jsp 模块: 这个子模块的源代码属于 javax.servlet 包及其子包，如我们非常熟悉的 javax.servlet.Servlet 接口、javax.servet.http.HttpServlet 类及 javax.servlet.jsp.HttpJspPage 就位于这个子模块中;
Catalina 模块: 这个子模块包含了所有以 org.apache.catalina 开头的 java 源代码。该子模块的任务是规范了 Tomcat 的总体架构，定义了 Server、Service、Host、Connector、Context、Session 及 Cluster 等关键组件及这些组件的实现，这个子模块大量运用了 Composite 设计模式。同时也规范了 Catalina 的启动及停止等事件的执行流程。从代码阅读的角度看，这个子模块应该是我们阅读和学习的重点。
Connector 模块: 如果说上面三个子模块实现了 Tomcat 应用服务器的话，那么这个子模块就是 Web 服务器的实现。所谓连接器 (Connector) 就是一个连接客户和应用服务器的桥梁，它接收用户的请求，并把用户请求包装成标准的 Http 请求(包含协议名称，请求头 Head，请求方法是 Get 还是 Post 等等)。同时，这个子模块还按照标准的 Http 协议，负责给客户端发送响应页面，比如在请求页面未发现时，connector 就会给客户端浏览器发送标准的 Http 404 错误响应页面。
Resource 模块: 这个子模块包含一些资源文件，如 Server.xml 及 Web.xml 配置文件。严格说来，这个子模块不包含 java 源代码，但是它还是 Tomcat 编译运行所必需的。
Tomcat 的组织结构
- Tomcat 是一个基于组件的服务器，它的构成组件都是可配置的，其中最外层的是 Catalina servlet 容器，其他组件按照一定的格式要求配置在这个顶层容器中。
Tomcat 的各种组件都是在 Tomcat 安装目录下的 /conf/server.xml 文件中配置的。
由 Server.xml 的结构看 Tomcat 的体系结构
<Server> // 顶层类元素，可以包括多个 Service
<Service> // 顶层类元素，可包含一个 Engine，多个 Connecter
<Connector> // 连接器类元素，代表通信接口
<Engine> // 容器类元素，为特定的 Service 组件处理客户请求，要包含多个 Host
<Host> // 容器类元素，为特定的虚拟主机组件处理客户请求，可包含多个 Context
<Context> // 容器类元素，为特定的 Web 应用处理所有的客户请求
</Context>
</Host>
</Engine>
</Connector>
</Service>
</Server>
实际源码如下：
<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<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 -->
<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" />
<!--Initialize Jasper prior to webapps are loaded. Documentation at /docs/jasper-howto.html -->
<Listener className="org.apache.catalina.core.JasperListener" />
<!-- Prevent memory leaks due to use of particular java/javax APIs-->
<Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" />
<Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" />
<Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" />
<!-- Global JNDI resources
Documentation at /docs/jndi-resources-howto.html
-->
<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">
<!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools-->
<!--
<Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-"
maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>
-->
<!-- A "Connector" represents an endpoint by which requests are received
and responses are returned. Documentation at :
Java HTTP Connector: /docs/config/http.html (blocking & non-blocking)
Java AJP Connector: /docs/config/ajp.html
APR (HTTP/AJP) Connector: /docs/apr.html
Define a non-SSL HTTP/1.1 Connector on port 8080
-->
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<!-- A "Connector" using the shared thread pool-->
<!--
<Connector executor="tomcatThreadPool"
port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
-->
<!-- Define a SSL HTTP/1.1 Connector on port 8443
This connector uses the BIO implementation that requires the JSSE
style configuration. When using the APR/native implementation, the
OpenSSL style configuration is required as described in the APR/native
documentation -->
<!--
<Connector port="8443" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol"
maxThreads="150" SSLEnabled="true" scheme="https" secure="true"
clientAuth="false" sslProtocol="TLS" />
-->
<!-- Define an AJP 1.3 Connector on port 8009 -->
<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
<!-- An Engine represents the entry point (within Catalina) that processes
every request. The Engine implementation for Tomcat stand alone
analyzes the HTTP headers included with the request, and passes them
on to the appropriate Host (virtual host).
Documentation at /docs/config/engine.html -->
<!-- You should set jvmRoute to support load-balancing via AJP ie :
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost" jvmRoute="jvm1">
-->
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<!--For clustering, please take a look at documentation at:
/docs/cluster-howto.html (simple how to)
/docs/config/cluster.html (reference documentation) -->
<!--
<Cluster className="org.apache.catalina.ha.tcp.SimpleTcpCluster"/>
-->
<!-- Use the LockOutRealm to prevent attempts to guess user passwords
via a brute-force attack -->
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<!-- This Realm uses the UserDatabase configured in the global JNDI
resources under the key "UserDatabase". Any edits
that are performed against this UserDatabase are immediately
available for use by the Realm. -->
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<!-- SingleSignOn valve, share authentication between web applications
Documentation at: /docs/config/valve.html -->
<!--
<Valve className="org.apache.catalina.authenticator.SingleSignOn" />
-->
<!-- Access log processes all example.
Documentation at: /docs/config/valve.html
Note: The pattern used is equivalent to using pattern="common" -->
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log." suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t"%r"%s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>
由上可得出 Tomcat 的体系结构：
图一：Tomcat 的体系结构
由上图可看出 Tomca 的心脏是两个组件：Connecter 和 Container。一个 Container 可以选择多个 Connecter，多个 Connector 和一个 Container 就形成了一个 Service。Service 可以对外提供服务，而 Server 服务器控制整个 Tomcat 的生命周期。
Tomcat Server 处理一个 HTTP 请求的过程
图三：Tomcat Server 处理一个 HTTP 请求的过程
Tomcat Server 处理一个 HTTP 请求的过程
1、用户点击网页内容，请求被发送到本机端口 8080，被在那里监听的 Coyote HTTP/1.1 Connector 获得。
2、Connector 把该请求交给它所在的 Service 的 Engine 来处理，并等待 Engine 的回应。
3、Engine 获得请求 localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机 Host。
4、Engine 匹配到名为 localhost 的 Host（即使匹配不到也把请求交给该 Host 处理，因为该 Host 被定义为该 Engine 的默认主机），名为 localhost 的 Host 获得请求 /test/index.jsp，匹配它所拥有的所有的 Context。Host 匹配到路径为 /test 的 Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为“”的 Context 去处理）。
5、path=“/test”的 Context 获得请求 /index.jsp，在它的 mapping table 中寻找出对应的 Servlet。Context 匹配到 URL PATTERN 为 *.jsp 的 Servlet, 对应于 JspServlet 类。
6、构造 HttpServletRequest 对象和 HttpServletResponse 对象，作为参数调用 JspServlet 的 doGet（）或 doPost（）. 执行业务逻辑、数据存储等程序。
7、Context 把执行完之后的 HttpServletResponse 对象返回给 Host。
8、Host 把 HttpServletResponse 对象返回给 Engine。
9、Engine 把 HttpServletResponse 对象返回 Connector。
10、Connector 把 HttpServletResponse 对象返回给客户 Browser。
参考文章
http://www.360doc.com/content…
https://my.oschina.net/leamon…
https://www.cnblogs.com/xll10…
https://www.cnblogs.com/small…
微信公众号
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黄小斜是跨考软件工程的 985 硕士，自学 Java 两年，拿到了 BAT 等近十家大厂 offer，从技术小白成长为阿里工程师。
作者专注于 JAVA 后端技术栈，热衷于分享程序员干货、学习经验、求职心得和程序人生，目前黄小斜的 CSDN 博客有百万 + 访问量，知乎粉丝 2W+，全网已有 10W+ 读者。
黄小斜是一个斜杠青年，坚持学习和写作，相信终身学习的力量，希望和更多的程序员交朋友，一起进步和成长！
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