Tomcat结构及类加载机制

一、Tomcat接口

server.xml配置文件讲解

<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN"> <!--停止端口号 -->
　　<Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" />
　　<Listener  className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener"  SSLEngine="on"/>
　　<Listener className="org.apache.catalina.core.JasperListener" />
　　<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">
　　　　<!--两个链接，不同协议不同端口号-->
　　　　<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
　　　　　　　　　　connectionTimeout="20000"
　　　　　　　　　　redirectPort="8443" />
　　　　<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />

　　　　<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
　　　　　　<Realm  className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
　　　　　　<Realm  className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm" 
　　　　　　　　　　 resourceName="UserDatabase"/>
　　　　　　</Realm> 
　　　　　　<!--webapps对应着文件夹webapps项目部署-->
　　　　　　<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>

server.xml图示

server.xml模型图：

　　Tomcat中最顶层的容器是Server，代表着整个服务器，从上图中可以看出，一个Server可以包含至少一个Service，用于具体提供服务。

　　Service主要包含两个部分：多个Connector和一个Container。一个Container可以有多个Host（虚拟主机），一个Host可以有多个Context。从上图中可以看出 Tomcat 的心脏就是这两个组件，他们的作用如下：

　　1、Connector用于处理连接相关的事情，并提供Socket与Request和Response相关的转化;

　　2、Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理Request请求；

　　一个Service只有一个Container，但是可以有多个Connectors。因为一个服务可以有多个连接，如同时提供Http和Https链接，也可以提供向相同协议不同端口的连接。

Tomcat架构小结（面试回答这个）：

　　[1]每一个tomcat都只有一个Server，表示整个服务环境。一个Server中可以有多个Service。Server就掌管着Service的死活。

　　[2]Service是对外提供服务的，每一个Service中可以有多个Connector和一个Container（Engine）。

　　[3]Connector主要用来接收请求，解析请求内容，封装request和response，然后将准备好的数据交给Container处理。

　　[4]Container就是我们经常说的容器，里面可以有多个Host，一个Host表示一个虚拟主机。Container处理完请求之后会将响应内容返回给Connecter，再由Connecter响应客户端。

面试进阶——Connector架构：

　　Connector的架构： Connector最底层使用的是Socket来进行连接的，Request和Response是按照HTTP协议来封装的，所以Connector同时需要实现TCP/IP协议和HTTP协议！

　　[1] Connector中具体用ProtocolHandler来处理请求的，不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型（如 Http11Protocol使用普通的Socket来连接，Http11NioProtocol使用NioSocket连接）。

　　[2] Endpoint用于处理底层Socket的网络连接，用来实现TCP/IP协议。

　　　　Acceptor:用于监听和接受请求。

　　　　Handler：请求的初步处理。并且调用Processor。

　　　　AsyncTimeout：检查异步的Request请求是否超时。

　　[3] Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request，用来实现HTTP协议。

　　[4] Adapter用于将Request交给Container进行具体处理，即将请求适配到Servlet容器。

面试进阶——Container架构：　　

　　Container就是一个Engine。Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理Request请求。

　　[1] Engine：Container(容器/引擎)，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine.

　　[2] Host: 虚拟主机，一个Container可以有多个虚拟主机。

　　[3] Context: 一个应用程序，就是我们平时开发的一个项目，或者说一套web引用程序。

　　[4] Wrapper: 用来包装Servlet，每一个Wraper都包装着一个Servlet。

二、类加载器流程

　　JVM类加载机制：详情

　　Tomcat类加载：

JVM类加载机制

　　Bootstrap 引导类加载器：加载JVM启动所需的类，以及标准扩展类（位于jre/lib/ext下），将JVM前三个类加载器概括到一起了。

　　System 系统类加载器 ：加载tomcat启动的类，比如bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下。

　　Common 通用类加载器：加载tomcat使用以及应用通用的一些类，位于CATALINA_HOME/lib下，比如servlet-api.jar。

　　webapp应用类加载器：每个应用在部署后，都会创建一个唯一的类加载器。该类加载器会加载位于 WEB-INF/lib下的jar文件中的class和 WEB-INF/classes下的class文件。

　　JSP类加载器 ：tomcat会为每一个JSP创建一个类加载器。

【加载流程】

　　1 使用bootstrap引导类加载器加载 JVM基本类和扩展类

　　2 使用system系统类加载器加载 tomcat启动的类

　　3 使用应用类加载器在WEB-INF/classes中加载

　　4 使用应用类加载器在WEB-INF/lib中加载

　　5 使用common类加载器在CATALINA_HOME/lib中加载

问题1：为什么tomcat要给每个应用设置一个独立的类加载器

　　一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。例如项目1使用spring5.0，项目2使用spring5.1，两项目具有相同的类，当项目1进行了加载之后，项目二如果发现类已经加载过了就不会再进行加载。

问题2：为什么要给每个jsp文件设置一个独立的类加载器

　　web容器要支持jsp的修改，我们知道，jsp文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行，但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情。所以，web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。

问题3：tomcat是否违背了双亲委派模型

　　是的，违背了。tomcat 为了实现隔离性，没有遵守这个约定，每个webappClassLoader加载自己的目录下的class 文件，不会传递给父类加载器。