工程结构

catalina 包 是所有的servlet容器的实现 , Tomcat本质就是一个Servlet容器.
coyote包 所有的连接器的名称,主要是实现网络编程的,NIO啥的
el包 就是所谓的Java表达式
jasper 包 就是jsp引擎
juli 包 就是日志
naming包 JNDI
tomcat包 提供外部接口,比如说不需要tomcat复杂的启动,可以用到这个tomcat包下的api.

 Tomcat组件及架构

一个service只会有一个Engine引擎,一个Engine可以有多个域名,也就是你可以玩多个Host,在每一个Host里面可以去部署一个项目(context),也可以去部署多个项目,每一个项目里面对应的Servlet实例,比如说aservlet.class实例会放在Wrapper里面.wrapper是处理单个Servlet实例的

1．Server

Server是最顶级的组件，它代表Tomcat的运行实例，它掌管着整个Tomcat的生死大权；
Ø 提供了监听器机制，用于在Tomcat整个生命周期中对不同时间进行处理
Ø 提供Tomcat容器全局的命名资源实现，JNDI
Ø 监听某个端口以接受SHUTDOWN命令，用于关闭Tomcat

2．Service

一个概念，一个Service维护多个Connector和一个Container

3．Connector组件

链接器：监听转换Socket请求，将请求交给Container处理，支持不同协议以及不同的I/O方式

4．Container

表示能够执行客户端请求并返回响应的一类对象，其中有不同级别的容器：Engine、Host、Context、Wrapper

Connector里面有三种传输协议

HTTP: HTTP/1.1协议
AJP协议:主要与Apache HTTP Server 集成
HTTP2:HTTP/2.0协议,下一代HTTP协议

三种 I/O方式(Tomcat8.5方式移除了BIO)

NIO:采用JDK的NIO类库实现
NIO2(AIO):采用JDK1.7的NIO2类库实现
APR:采用APR(Apache可移植运行库)

高并发的场景的话建议使用NIO2和APR,不过一般场景的话NIO也够用了.

5．Engine

整个Servler引擎，最高级的容器对象

6．Host

表示Servlet引擎中的虚拟机，主要与域名有关，一个服务器有多个域名是可以使用多个Host

7．Context

用于表示ServletContext,一个ServletContext表示一个独立的Web应用

8．Wrapper

用于表示Web应用中定义的Servlet

9．Executor

Tomcat组件间可以共享的线程池,线程池可以在server.xml里面配置.

（二）Tomcat的核心组件

解耦：网络协议与容器的解耦。
Connector链接器封装了底层的网络请求(Socket请求及相应处理),提供了统一的接口，使Container容器与具体的请求协议以及I/O方式解耦。
Connector将Socket输入转换成Request对象，交给Container容器进行处理，处理请求后，Container通过Connector提供的Response对象将结果写入输出流。
因为无论是Request对象还是Response对象都没有实现Servlet规范对应的接口，Container会将它们进一步分装成ServletRequest和ServletResponse.

（三）Tomcat的链接器

AJP主要是用于Web服务器与Tomcat服务器集成，AJP采用二进制传输可读性文本，使用保持持久性的TCP链接，使得AJP占用更少的带宽，并且链接开销要小得多，但是由于AJP采用持久化链接，因此有效的连接数较HTTP要更多。
HTTP2.0目前市场不成熟，这个技术点后续我们的三期、四期如果市面上协议很普遍了会考虑加入。
对于I/0选择，要根据业务场景来定，一般高并发场景下，APR和NIO2的性能要优于NIO和BIO，（linux操作系统支持的NIO2由于是一个假的，并没有真正实现AIO，所以一般linux上推荐使用NIO，如果是APR的话，需要安装APR库，而Windows上默认安装了），所以在8.5的版本中默认是NIO。

 启动原理

在Tomcat项目包的bin目录下,不管你运行 startup.sh 还是运行 setclasspath.sh 还是configtest.sh,最终都会调用到catalina.sh.
在catalina.sh里面会设置一些VM的参数,并且最终会调用到org.apache.catalina.startup.Bootstrap的Main方法






启动Bootstrap的Main方法之后会

1.执行 init方法 ,在init方法会初始化Tomcat类加载器,然后调用load方法,在load方法内部通过反射调用Catalina方法的load方法,

在Catalina的load方法内部会读取conf/server.xml文件配置内容等等一系列的配置之后会调用Server的init方法等等,然后在StandardServer#initInternal循环遍历所有的Service子类的init方法

2.会反射调用start方法

 一次请求的过程

当用户访问 localhost:8080/xxxd的时候,Tomcat是怎么玩的呢?

首先http请求走Connector(连接器),Connector是专门处理Http\IO的,
Connector会给你这次的http请求进行一次包装,毕竟Tomcat是一个Servlet容器,Servlet会处理request和response,所以Connector会给http请求包装成一个request对象
request对象在去Engine(引擎)的过程中会进一步封装成ServletRequest,封装成ServletRequest以后就会整体进入到Engine里面了.
Engine处理完了以后就会返回ServletResponse对象,ServletResponse对象拆解成response对象之后再通过Connector转成http协议发送给用户浏览器

  生命周期

Tomcat的架构设计是清晰的、模块化、它拥有很多组件，加入在启动Tomcat时一个一个组件启动，很容易遗漏组件，同时还会对后面的动态组件拓展带来麻烦。如果采用我们传统的方式的话，组件在启动过程中如果发生异常，会很难管理，比如你的下一个组件调用了start方法，但是如果它的上级组件还没有start甚至还没有init的话，Tomcat的启动会非常难管理，因此，Tomcat的设计者提出一个解决方案：用Lifecycle管理启动，停止、关闭。
Tomcat内部架构中各个核心组件有包含与被包含关系，例如：Server包含了Service.Service又包含了Container和Connector,这个结构有一点像数据结构中的树，树的根结点没有父节点，其他节点有且仅有一个父节点，每一个父节点有0至多个子节点。所以，我们可以通过父容器启动它的子容器，这样只要启动根容器，就可以把其他所有的容器都启动，从而达到了统一的启动，停止、关闭的效果。
所有所有组件有一个统一的接口——Lifecycle,把所有的启动、停止、关闭、生命周期相关的方法都组织到一起，就可以很方便管理Tomcat各个容器组件的生命周期。
Lifecycle其实就是定义了一些状态常量和几个方法，主要方法是init,start,stop三个方法。
例如：Tomcat的Server组件的init负责遍历调用其包含所有的Service组件的init方法。
注意：Server只是一个接口，实现类为StandardServer,有意思的是，StandardServer没有init方法，init方法是在哪里，其实是在它的父类LifecycleBase中，这个类就是统一的生命周期管理。




所以StandardServer最终只会调用到initInternal方法，这个方法会初始化子容器Service的init方法

为什么LifecycleBase这么玩，其实很多架构源码都是这么玩的，包括JDK的容器源码都是这么玩的，一个类，有一个接口，同时抽象一个抽象骨架类，把通用的实现放在抽象骨架类中，这样设计就方便组件的管理，使用LifecycleBase骨架抽象类，在抽象方法中就可以进行统一的处理，具体的内容见下面。
抽象类LifecycleBase统一管理组件生命周期



具体实现类StandardXXX类调用initInternal方法实现具体的业务处理。