TinyTomcat

基于 NIO 模式实现的简化版 Tomcat

简化实现 Server、Service、Host、Engine 等组件，通过解析 Server.xml 和 Web.xml 文件初始化服务器。

实现的主要功能：

• Context
• Servlet
• Filter
• Session
• Cookie
• Request
• Response
• Get & Post
• Keep-alive
• WebappClassLoader
• ......

Tomcat 组件

Tomcat 最顶层的容器是 Server，代表整个服务器，一个 Server 至少包含一个 Service。Server 掌管整个 Tomcat 的生死大权。

Service 主要包含两个部分：Connector 和 Container

• 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；
• 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 Engine ，但是可以包含多个 Connectors，因为一个服务可以有多个连接，如同时提供 HTTP 和 HTTPS 链接。

Connector 架构

Connector 通过 ProtocolHandler 来处理请求，不同的 ProtocolHandler 代表不同的连接类型，比如：Http11Protocol 使用的是普通 Socket 来连接的，Http11NioProtocol 使用的是 NioSocket 来连接的。

其中 ProtocolHandler 由包含了三个部件：Endpoint、Processor（ConnectionHandler）、Adapter。

1. Endpoint用来处理底层 Socket 的网络连接，Processor 用于将 Endpoint 接收到的 Socket 封装成 Request，Adapter 用于将 Request 交给 Container 进行具体的处理。
2. 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，而Processor 用来实现 HTTP 协议的，Adapter 将请求适配到 Servlet 容器进行具体的处理。

Tomcat 启动流程

请求处理流程

1. 请求发送到 Tomcat，首先经过 Service；
2. 然后会交给 Connector，Connector 用于接收请求并将请求封装为 Request 和 Response 来具体处理，Request 和 Response 封装完之后再交给 Container 进行处理；
3. Container 处理完请求之后再返回给 Connector；
4. 最后 Connector 通过 Socket 将处理的结果返回给客户端。

Tomcat NIO 工作流程

原理

从上图中,可以看出一个 Connector 包含一个 Http11NioProtocol 实例、一个 CoyoteAdapter 实例，Http11NioProtocol 内部包含一个 NioEndpoint 实例、一个 Http11ConnectionHandler 实例。NioEndpoint 主要是实现了 Socket 请求监听线程 Acceptor、Socket NIO Poller线程、以及请求处理线程池。

1. 对于 Acceptor 监听到的Socket请求，经过 NioEndpoint 内部的 NIO 线程模型处理后，会转变为 SocketProcessor 在 Executor 中运行;
2. SocketProcessor 在 run 过程中会交给 Http11ConnectionHandler 处理，Http11ConnectionHandler 会从ConcurrentHashMap<NioChannel,Http11NioProcessor> 缓存中获取相应的 Http11NioProcessor 来继续处理;
3. Http11NioProcessor 主要是负责解析 Socket 请求 Header，解析完成后，会将 Request、Response（这里的请求、响应在tomcat中看成是 coyote 的请求、响应，意思是还需要 CoyoteAdapter 处理）交给 CoyoteAdapter 继续处理;
4. CoyoteAdapter 主要将 Socket 解析的 Request、Response 转化为 HttpServletRequest、HttpServletResponse，而这里的请求响应就是最后交给 Container 去处理的。

实现

Endpoint 维护了两个 map：nioProcessorMap 和 socketProcessorMap。当有新的 socket 注册到 Poller 中时，构造 Http11NioProcessor 和 SocketProcessor 对象，并存到 map 中。这两个 map 与 Poller 和 connectionHandler 共享。

1. Acceptor 接收到客户端的连接则通过 endpoint 将 socketChannel 注册到 Poller 中。
2. Poller 的 register 方法根据 isNewSocket 字段判断是否为新的连接，是新连接则生成 SocketProcessor 和 Http11NioProcessor 并存到 nioProcessorMap 和 socketProcessorMap 中；否则则从 map 中取出 SocketProcessor 。然后将 SocketProcessor 封装到 PollerEvent 中并交给 Selector。
3. Selector 检测到事件时，将 SocketProcessor 取出，并执行其 run 方法。
4. SocketProcessor 的 run 方法通过 Http11ConnectionHandler 取出并调用对应的 Http11NioProcessor。（Http11ConnectionHandler 和 Poller 、EndPoint 共享 nioProcessorMap 和 socketProcessorMap）
5. Http11NioProcessor 通过调用 socketProcessor 的方法读取原始请求，并解析封装成 Request ，生成空的 Response，然后交给 Adapter 。
6. Adapter 的 doDispatch 方法通过 Request 找到对象的 Host 主机和对应的 Context，然后将 context 装入 request 和 response 中；然后调用 service 方法。
7. Adapter 的 service 方法通过 request 的 url 从 context 的 map 中 找到对应的 Filter 生成并执行FilterChain ；然后找到对应的 ServletWrapper，并交给 servlet 执行。
8. Adapter 执行完毕后，Http11NioProcessor 将响应写入客户端，并根据是否 keep-alive 选择是否将连接重新注册到 Poller 中。