No.1 搭建环境
1.1、下载tomcat源码
进入tomcat官网：https://tomcat.apache.org/ 下载对应版本的源码
1.2、导入Eclipse
- 新建一个Java项目
- 将Tomcat源码包中的java目录下的文件拷贝到src目录
- 导入外部依赖包
- ant.jar
- ecj-4.4.jar
- jaxrpc.jar
- wsdl4j-1.5.2.jar
No.2 Tomcat顶层结构
上图大概展示了tomcat的结构，主要包括如下几个模块：
- Server：
服务器的意思，代表整个tomcat服务器，一个tomcat只有一个Server;
- Service：
Server中的一个逻辑功能层，一个Server可以包含多个Service;
- Connector：
称作连接器，是Service的核心组件之一，一个Service可以有多个Connector，主要是连接客户端请求;
- Container：
Service的另一个核心组件，按照层级有Engine，Host，Context，Wrapper四种，一个Service只有一个Engine，其主要作用是执行业务逻辑;
- Jasper：
JSP引擎;
- Session：
会话管理;
No.3 Server
Server是Tomcat最顶层的容器，代表着整个服务器，即一个Tomcat只有一个Server，Server中包含至少一个Service组件，用于提供具体服务。
这个在配置文件中也得到很好的体现(port=”8005” shutdown=”SHUTDOWN”是在8005端口监听到”SHUTDOWN”命令，服务器就会停止)。
tomcat中定义了一个Server接口，其声明如下：
- public interface Server extends Lifecycle {
它继承了Lifecycle接口，这样当调用start()和stop()方法时，所有已定义的Services也会启动或停止。
- 它的标准实现是：org.apache.catalina.core.StandardServer 类。
- Server元素表示整个Catalina servlet容器。
- 它的属性代表整个servlet容器的特征。
- 服务器可能包含一个或多个服务，以及***命名资源集。
- 它的具体实现应该在其构造函数中使用ServerFactory类注册(singleton)实例。
No.4 Service
前面我们讲过，一个Server至少包含一个Service组件来提供具体的服务。
那Service的基本功能大致是接收客户端的请求，然后解析请求，完成相应的业务逻辑，然后把处理后的结果返回给客户端。
一般会提供两个节本方法，一个start打开服务Socket连接，监听服务端口，一个stop停止服务释放网络资源。
tomcat中定义一个Service接口，其声明如下：
- public interface Service extends Lifecycle {
- 一个Service是一组包含一个或多个Connectors，这些Connectors共享一个Container来处理请求。
- Connector负责处理请求监听，Container负责处理请求处理
- 从conf/server.xml文件的配置可以知道，Service相当于Connector和Engine组件的包装器，将一个或者多个Connector和一个Engine建立关联关系。在默认的配置文件中，定义了一个叫Catalina 的服务，它将HTTP/1.1和AJP/1.3这两个Connector与一个名为Catalina 的Engine关联起来。
一个Server可以包含多个Service(它们相互独立，只是公用一个JVM及类库)，一个Service负责维护多个Connector和一个Container。
No.5 Connector
Connector是连接器，用于接受请求并将请求封装成Request和Response，然后交给Container进行处理，Container处理完之后在交给Connector返回给客户端。
server.xml默认配置了两个Connector：
- 监听端口8080,这个端口值可以修改，connectionTimeout定义了连接超时时间，单位是毫秒，redirectPort 定义了ssl的重定向接口，根据上述配置，Connector会将ssl请求转发到8443端口。
- <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443"/>
- 监听端口8009，AJP表示Apache Jserv Protocol，它将处理Tomcat和Apache http服务器之间的交互，此连接器用于处理我们将Tomcat和Apache http服务器结合使用的情况，如在同一台物理Server上部署一个Apache http服务器和多台Tomcat服务器，通过Apache服务器来处理静态资源以及负载均衡时，针对不同的Tomcat实例需要AJP监听不同的端口。
- <Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
Connector在tomcat中的设计大致如下：
- Connector使用ProtocolHandler来处理请求的，不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型
- ProtocolHandler由包含了三个部件：Endpoint、Processor、Adapter
Endpoint由于是处理底层的Socket网络连接，因此Endpoint是用来实现TCP/IP协议的
Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request，Processor用来实现HTTP协议的
Adapter充当适配器，用于将Request转换为ServletRequest交给Container进行具体的处理
No.6 Container
Container 用于封装和管理 Servlet，以及具体处理 Request 请求，在Container内部包含了4个子容器，4个子容器的作用分别是：
- Engine：
引擎，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine;
- Host：
代表一个站点，也可以叫虚拟主机，通过配置Host就可以添加站点;
- Context：
代表一个应用程序，对应着平时开发的一套程序，或者一个WEB-INF目录以及下面的web.xml文件;
- Wrapper：
每一Wrapper封装着一个Servlet;
No.7 tomcat启动流程
tomcat的启动流程很标准化，入口是BootStrap，统一按照生命周期管理接口Lifecycle的定义进行启动。
首先，调用init()方法逐级初始化，接着调用start()方法进行启动，同时，每次调用伴随着生命周期状态变更事件的触发。
- org.apache.catalina.startup.Bootstrap的程序入口main方法，具体实现如下：
- public static void main(String args[]) {
- if (daemon == null) {
- // Don't set daemon until init() has completed
- Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
- try {
- bootstrap.init();
- } catch (Throwable t) {
- handleThrowable(t);
- t.printStackTrace();
- return;
- }
- daemon = bootstrap;
- } else {
- // When running as a service the call to stop will be on a new
- // thread so make sure the correct class loader is used to prevent
- // a range of class not found exceptions.
- Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
- }
- try {
- String command = "start";
- if (args.length > 0) {
- command = args[args.length - 1];
- }
- if (command.equals("startd")) {
- args[args.length - 1] = "start";
- daemon.load(args);
- daemon.start();
- } else if (command.equals("stopd")) {
- args[args.length - 1] = "stop";
- daemon.stop();
- } else if (command.equals("start")) {
- daemon.setAwait(true);
- daemon.load(args);
- daemon.start();
- } else if (command.equals("stop")) {
- daemon.stopServer(args);
- } else if (command.equals("configtest")) {
- daemon.load(args);
- if (null==daemon.getServer()) {
- System.exit(1);
- }
- System.exit(0);
- } else {
- log.warn("Bootstrap: command \"" + command + "\" does not exist.");
- }
- } catch (Throwable t) {
- // Unwrap the Exception for clearer error reporting
- if (t instanceof InvocationTargetException &&
- t.getCause() != null) {
- t = t.getCause();
- }
- handleThrowable(t);
- t.printStackTrace();
- System.exit(1);
- }
- }
- org.apache.catalina.startup.Bootstrap的初始化方法，具体实现如下：
- public void init() throws Exception {
- // 1、设置catalina.home的配置：将catalina.home系统属性设置为当前工作目录（如果尚未设置）。
- setCatalinaHome();
- // 2、设置catalina.base的配置：如果没有设置的话，将当前的工作目录为了catalina.base的设置
- setCatalinaBase();
- // 3、初始化类加载器：commonLoader、catalinaLoader、sharedLoader
- initClassLoaders();
- Thread.currentThread().setContextClassLoader(catalinaLoader);
- SecurityClassLoad.securityClassLoad(catalinaLoader);
- // 加载我们的启动类并调用其process（）方法
- if (log.isDebugEnabled())
- log.debug("Loading startup class");
- //4、加载启动类
- Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
- //5、实例化启动类
- Object startupInstance = startupClass.newInstance();
- if (log.isDebugEnabled())
- log.debug("Setting startup class properties");
- //6、设置方法参数
- String methodName = "setParentClassLoader";
- Class<?> paramTypes[] = new Class[1];
- paramTypes[0] = Class.forName("java.lang.ClassLoader");
- Object paramValues[] = new Object[1];
- paramValues[0] = sharedLoader;
- Method method = startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
- // 7、调用启动类的setParentClassLoader方法设置共享扩展类加载器
- method.invoke(startupInstance, paramValues);
- catalinaDaemon = startupInstance;
- }
- org.apache.catalina.startup.Bootstrap的start()方法，具体实现如下：
- /**
- * Start the Catalina daemon.
- */
- public void start() throws Exception {
- // 如果启动类为实例化，则调用init()方法
- if( catalinaDaemon==null ) init();
- //获取启动类的start方法
- Method method = catalinaDaemon.getClass().getMethod("start", (Class [] )null);
- //调用启动类的start方法，即调用org.apache.catalina.startup.Catalina的start()方法
- method.invoke(catalinaDaemon, (Object [])null);
- }
具体时序图如下：
总结
整个Tomcat从代码的角度来看，就是这样的：
