基本架构

总体架构

最顶层是Server：指的是一个Tomcat实例。

一个Server中有一个或者多个Service，一个Service中有多个连接器和一个容器。

• 连接器与容器之间通过标准的ServletRequest和ServletResponse通信。

容器结构

Tomcat设计了4种容器，分别是Engine、Host、Context和Wrapper。

• 这4种容器不是平行关系，而是父子关系。

Context：

• 表示一个Web应用程序。

Wrapper：

• 表示一个Servlet，一个Web应用程序中可能会有多个Servlet。

Host：

• 代表的是一个虚拟主机，或者说一个站点，可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可以部署多个Web应用程序。

Engine：

• 表示引擎，用来管理多个虚拟站点，一个Service最多只能有一个Engine。

请求定位Servlet的过程:

Tomcat会创建一个Service组件和一个Engine容器组件。

在Engine容器下创建两个Host子容器，在每个Host容器下创建两个Context子容器。

由于一个Web应用通常有多个Servlet，Tomcat还会在每个Context容器里创建多个Wrapper子容器。

每个容器都有对应的访问路径。

线程池

Tomcat线程池扩展了原生的ThreadPoolExecutor。

通过重写execute方法实现了自己的任务处理逻辑：

• 前corePoolSize个任务时，来一个任务就创建一个新线程。
• 再来任务的话，就把任务添加到任务队列里让所有的线程去抢，如果队列满了就创建临时线程。
• 如果总线程数达到maximumPoolSize，则继续尝试把任务添加到任务队列中去。
• 如果缓冲队列也满了，插入失败，执行拒绝策略。

Tomcat在线程总数达到最大数时，不是立即执行拒绝策略。

• 而是再尝试向任务队列添加任务，添加失败后再执行拒绝策略。

默认情况下Tomcat的任务队列是没有限制的，可以通过设置maxQueueSize参数来限制任务队列的长度。

因为Tomcat属于IO密集型：

• 所以才优先尝试新建线程，线程池满载了，再添加任务到阻塞队列里排队等待。

public class ThreadPoolExecutor extends java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor {
  
  ...
  
  public void execute(Runnable command, long timeout, TimeUnit unit) {
      submittedCount.incrementAndGet();
      try {
          //调用Java原生线程池的execute去执行任务
          super.execute(command);
      } catch (RejectedExecutionException rx) {
         //如果总线程数达到maximumPoolSize，Java原生线程池执行拒绝策略
          if (super.getQueue() instanceof TaskQueue) {
              final TaskQueue queue = (TaskQueue)super.getQueue();
              try {
                  //继续尝试把任务放到任务队列中去
                  if (!queue.force(command, timeout, unit)) {
                      submittedCount.decrementAndGet();
                      //如果缓冲队列也满了，插入失败，执行拒绝策略。
                      throw new RejectedExecutionException("...");
                  }
              } 
          }
      }
}

类加载器

假如使用JVM默认AppClassLoader来加载Web应用，AppClassLoader只能加载一个Servlet类，在加载第二个同名Servlet类时，AppClassLoader会返回第一个Servlet类的Class实例。

• 在AppClassLoader看来，同名的Servlet类只被加载一次。

因此Tomcat的解决方案是自定义一个类加载器WebAppClassLoader，并且给每个Web应用创建一个类加载器实例。

• Context容器组件对应一个Web应用，因此，每个Context容器负责创建和维护一个WebAppClassLoader加载器实例。

SharedClassLoader

作为WebAppClassLoader的父加载器，专门来加载Web应用之间共享的类。

如果WebAppClassLoader自己没有加载到某个类，就会委托父加载器SharedClassLoader去加载这个类，SharedClassLoader会在指定目录下加载共享类，之后返回给WebAppClassLoader。

CatalinaClassLoader

• 专门来加载Tomcat自身的类。

CommonClassLoader

Tomcat的自定义类加载器WebAppClassLoader打破了双亲委托机制，首先自己尝试去加载某个类，如果找不到再代理给父类加载器

• 其目的是优先加载Web应用自己定义的类。
• 具体实现就是重写ClassLoader的两个方法：findClass和loadClass。