开源的 JAVA Web 应用服务器，实现了 Java EE(Java Platform Enterprise Edition)的部 分技术规范，比如 Java Servlet、Java Server Page、JSTL、Java WebSocket。Java EE 是 Sun 公 司为企业级应用推出的标准平台，定义了一系列用于企业级开发的技术规范，除了上述的之外，还有 EJB、Java Mail、JPA、JTA、JMS 等，而这些都依赖具体容器的实现。
上图对比了 Java EE 容器的实现情况，Tomcat 和 Jetty 都只提供了 Java Web 容器必需的 Servlet 和 JSP 规范，开发者要想实现其他的功能，需要自己依赖其他开源实现。
Glassfish 是由 sun 公司推出，Java EE 最新规范出来之后，首先会在 Glassfish 上进行实 现，所以是研究 Java EE 最新技术的首选。
最常见的情况是使用 Tomcat 作为 Java Web 服务器，使用 Spring 提供的开箱即用的强大 的功能，并依赖其他开源库来完成负责的业务功能实现。
- Servlet 容器 -
Tomcat 组成如下图：主要有 Container 和 Connector 以及相关组件构成。
Server：指的就是整个 Tomcat 服 务器，包含多组服务，负责管理和 启动各个 Service，同时监听 8005 端口发过来的 shutdown 命令，用 于关闭整个容器 。
Service：Tomcat 封装的、对外提 供完整的、基于组件的 web 服务， 包含 Connectors、Container 两个 核心组件，以及多个功能组件，各 个 Service 之间是独立的，但是共享 同一 JVM 的资源 。
Connector：Tomcat 与外部世界的连接器，监听固定端口接收外部请求，传递给 Container，并 将 Container 处理的结果返回给外部。
Container：Catalina，Servlet 容器，内部有多层容器组成，用于管理 Servlet 生命周期，调用 servlet 相关方法。
Loader：封装了 Java ClassLoader，用于 Container 加载类文件；Realm：Tomcat 中为 web 应用程序提供访问认证和角色管理的机制。
JMX：Java SE 中定义技术规范，是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架，通过 JMX 可以远程监控 Tomcat 的运行状态。
Jasper：Tomcat 的 Jsp 解析引擎，用于将 Jsp 转换成 Java 文件，并编译成 class 文件。Session：负责管理和创建 session，以及 Session 的持久化(可自定义)，支持 session 的集 群。
Pipeline：在容器中充当管道的作用，管道中可以设置各种 valve(阀门)，请求和响应在经由管 道中各个阀门处理，提供了一种灵活可配置的处理请求和响应的机制。
Naming：命名服务，JNDI， Java 命名和目录接口，是一组在 Java 应用中访问命名和目录服务的 API。命名服务将名称和对象联系起来，使得我们可以用名称访问对象，目录服务也是一种命名 服务，对象不但有名称，还有属性。Tomcat 中可以使用 JNDI 定义数据源、配置信息，用于开发 与部署的分离。
- Container 组成 -
Engine：Servlet 的顶层容器，包含一 个或多个 Host 子容器；Host：虚拟主机，负责 web 应用的部 署和 Context 的创建；Context：Web 应用上下文，包含多个 WrApper，负责 web 配置的解析、管 理所有的 Web 资源；Wrapper：最底层的容器，是对 Servlet 的封装，负责 Servlet 实例的创 建、执行和销毁。
生命周期管理Tomcat 为了方便管理组件和容器的生命周期，定义了从创建、启动、到停止、销毁共 12 中状态，tomcat 生命周期管理了内部状态变化的规则控制，组件和容器只需实现相应的生命周期 方法即可完成各生命周期内的操作(initInternal、startInternal、stopInternal、 destroyInternal)；
比如执行初始化操作时，会判断当前状态是否 New，如果不是则抛出生命周期异常；是的 话则设置当前状态为 Initializing，并执行 initInternal 方法，由子类实现，方法执行成功则设置当 前状态为 Initialized，执行失败则设置为 Failed 状态；
Tomcat 的生命周期管理引入了事件机制，在组件或容器的生命周期状态发生变化时会通 知事件监听器，监听器通过判断事件的类型来进行相应的操作。事件监听器的添加可以在 server.xml 文件中进行配置。
Tomcat 各类容器的配置过程就是通过添加 listener 的方式来进行的，从而达到配置逻辑与 容器的解耦。如 EngineConfig、HostConfig、ContextConfig。EngineConfig：主要打印启动和停止日志 HostConfig：主要处理部署应用，解析应用 META-INF/context.xml 并创建应用的 Context ContextConfig：主要解析并合并 web.xml，扫描应用的各类 web 资源 (filter、servlet、listener)。
- Tomcat 的启动过程 -
启动从 Tomcat 提供的 start.sh 脚本开始，shell 脚本会调用 Bootstrap 的 main 方法，实际 调用了 Catalina 相应的 load、start 方法。
load 方法会通过 Digester 进行 config/server.xml 的解析，在解析的过程中会根据 xml 中的关系 和配置信息来创建容器，并设置相关的属性。接着 Catalina 会调用 StandardServer 的 init 和 start 方法进行容器的初始化和启动。
按照 xml 的配置关系，server 的子元素是 service，service 的子元素是顶层容器 Engine，每层容器有持有自己的子容器，而这些元素都实现了生命周期管理 的各个方法，因此就很容易的完成整个容器的启动、关闭等生命周期的管理。
StandardServer 完成 init 和 start 方法调用后，会一直监听来自 8005 端口(可配置)，如果接收 到 shutdown 命令，则会退出循环监听，执行后续的 stop 和 destroy 方法，完成 Tomcat 容器的 关闭。同时也会调用 JVM 的 Runtime.getRuntime()﴿.addShutdownHook 方法，在虚拟机意外退 出的时候来关闭容器。
所有容器都是继承自 ContainerBase，基类中封装了容器中的重复工作，负责启动容器相关的组 件 Loader、Logger、Manager、Cluster、Pipeline，启动子容器(线程池并发启动子容器，通过 线程池 submit 多个线程，调用后返回 Future 对象，线程内部启动子容器，接着调用 Future 对象 的 get 方法来等待执行结果)。
List<Future<Void>> results = new ArrayList<Future<Void>>();
for (int i = 0; i < children.length; i++) {
results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(children[i])));
}
boolean fail = false;
for (Future<Void> result ：results) {
try {
result.get();
} catch (Exception e) {
log.error(sm.getString("containerBase.threadedStartFailed")， e);
fail = true;
}
}
Web 应用的部署方式注：catalina.home：安装目录;catalina.base：工作目录;默认值 user.dir：
HostConfig 监听了 StandardHost 容器的事件，在 start 方法中解析上述配置文件：
注：
ContextConfig 解析 context.xml 顺序：
ContextConfig 解析 web.xml 顺序：
注：
- Servlet 生命周期 -
Servlet 是用 Java 编写的服务器端程序。其主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态 Web 内容。
- load on startup -
当值为 0 或者大于 0 时，表示容器在应用启动时就加载这个 servlet; 当是一个负数时或者没有指定时，则指示容器在该 servlet 被选择时才加载; 正数的值越小，启动该 servlet 的优先级越高。
single thread model
每次访问 servlet，新建 servlet 实体对象，但并不能保证线程安全，同时 tomcat 会限制 servlet 的实例数目 最佳实践：不要使用该模型，servlet 中不要有全局变量。
- 请求处理过程 -
- Pipeline 与 Valve -
Pipeline 可以理解为现实中的管道,Valve 为管道中的阀门,Request 和 Response 对象在管道中 经过各个阀门的处理和控制。
每个容器的管道中都有一个必不可少的 basic valve,其他的都是可选的,basic valve 在管道中最 后调用,同时负责调用子容器的第一个 valve。
Valve 中主要的三个方法:setNext、getNext、invoke;valve 之间的关系是单向链式结构,本身 invoke 方法中会调用下一个 valve 的 invoke 方法。
各层容器对应的 basic valve 分别是 StandardEngineValve、StandardHostValve、 StandardContextValve、StandardWrapperValve。
- JSP 引擎 -
JSP 生命周期
JSP元素代码片段：<% 代码片段 %> JSP声明：<%! declaration; [ declaration; ]+ ... %> JSP表达式：<%= 表达式 %> JSP注释：<%-- 注释 --%> JSP指令： <%@ directive attribute=“value” %> JSP行为： <jsp:action_name attribute=“value” /> html元素：html/head/body/div/p/… JSP隐式对象：request、response、out、session、application、config、 pageContext、page、Exception
**JSP 元素说明 ** 代码片段:包含任意量的 Java 语句、变量、方法或表达式; JSP 声明:一个声明语句可以声明一个或多个变量、方法,供后面的 Java 代码使用; JSP 表达式:输出 Java 表达式的值,String 形式; JSP 注释:为代码作注释以及将某段代码注释掉 JSP 指令:用来设置与整个 JSP 页面相关的属性, <%@ page ... %>定义页面的依赖属性,比如 language、contentType、errorPage、 isErrorPage、import、isThreadSafe、session 等等 <%@ include ... %>包含其他的 JSP 文件、HTML 文件或文本文件,是该 JSP 文件的一部分,会 被同时编译执行 <%@ taglib ... %>引入标签库的定义,可以是自定义标签 JSP 行为:jsp:include、jsp:useBean、jsp:setProperty、jsp:getProperty、jsp:forward
- Jsp 解析过程 -
- Connector -
Http:HTTP 是超文本传输协议,是客户端浏览器或其他程序与 Web 服务器之间的应用层通信协 议 AJP:Apache JServ 协议(AJP)是一种二进制协议,专门代理从 Web 服务器到位于后端的应用 程序服务器的入站请求阻塞 IO。
非阻塞 IO
** IO多路复用**
阻塞与非阻塞的区别在于进行读操作和写操作的系统调用时，如果此时内核态没有数据可读或者没有缓冲空间可写时，是否阻塞。
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IO多路复用的好处在于可同时监听多个socket的可读和可写事件，这样就能使得应用可以同时监听多个socket，释放了应用线程资源。
Tomcat各类Connector对比
Connector的实现模式有三种，分别是BIO、NIO、APR，可以在server.xml中指定。
Apache Portable Runtime是一个高度可移植的库，它是Apache HTTP Server 2.x的核心。APR具有许多用途，包括访问高级IO功能（如sendfile，epoll和OpenSSL），操作系统级功能（随机数生成，系统状态等）和本地进程处理（共享内存，NT管道和Unix套接字）。
表格中字段含义说明：
NIO处理相关类
Acceptor线程负责接收连接，调用accept方法阻塞接收建立的连接，并对socket进行封装成PollerEvent，指定注册的事件为op_read，并放入到EventQueue队列中，PollerEvent的run方法逻辑的是将Selector注册到socket的指定事件。
Poller线程从EventQueue获取PollerEvent，并执行PollerEvent的run方法，调用Selector的select方法，如果有可读的Socket则创建Http11NioProcessor，放入到线程池中执行。
CoyoteAdapter是Connector到Container的适配器，Http11NioProcessor调用其提供的service方法，内部创建Request和Response对象，并调用最顶层容器的Pipeline中的第一个Valve的invoke方法。
Mapper主要处理http url 到servlet的映射规则的解析，对外提供map方法。
- NIO Connector 主要参数 -
Comet是一种用于web的推送技术，能使服务器实时地将更新的信息传送到客户端，而无须客户端发出请求 在WebSocket出来之前，如果不使用comet，只能通过浏览器端轮询Server来模拟实现服务器端推送。Comet支持servlet异步处理IO，当连接上数据可读时触发事件，并异步写数据(阻塞)。
Tomcat要实现Comet，只需继承HttpServlet同时，实现CometProcessor接口：
Note：
传统流程：
异步处理流程：
Servlet 线程将请求转交给一个异步线程来执行业务处理，线程本身返回至容器，此时 Servlet 还没有生成响应数据，异步线程处理完业务以后，可以直接生成响应数据（异步线程拥有 ServletRequest 和 ServletResponse 对象的引用）。
为什么web应用中支持异步？
推出异步，主要是针对那些比较耗时的请求：比如一次缓慢的数据库查询，一次外部REST API调用, 或者是其他一些I/O密集型操作。这种耗时的请求会很快的耗光Servlet容器的线程池，继而影响可扩展性。
Note：从客户端的角度来看，request仍然像任何其他的HTTP的request-response交互一样，只是耗费了更长的时间而已。
异步事件监听
Note : onError/ onTimeout触发后，会紧接着回调onComplete onComplete 执行后，就不可再操作request和response。
京公网安备 11010802035086号