Tomcat 架构概述

Tomcat 是一个 Web 应用服务器，它是对 HTTP 和 Servlet 规范的实现，简单来说它做了这几件事：处理 HTTP 协议、执行 Servlet 和处理网络 I/O。这里以 6.0.53 版本为例（实现了 HTTP/1.1、Servlet2.5），研究其基本结构。

关于源码版本，我使用的是 tomcat6，因为 7 为了重构有太多的抽象，看着实在费劲，6 代码虽有冗余但读起来很直观，并且低版本也不影响理解 Tomcat 的核心流程。

从 server.xml 中就能够看出 Tomcat 各组件的层次结构，具体结构图如下：

Tomcat 架构

服务器模型（或 I/O 模型），描述的是 TCP 连接的处理方式，以及 Socket 读写时线程的状态。Java 里常用的是 BIO 和 NIO，分别对应同步阻塞和同步非阻塞两种模型，Tomcat 中的 Connector 组件就是对这两种的封装实现。

Tomcat 实现了一个一连接一线程的简单服务器模型，内部采用线程池做了优化，设计如下：

Tomcat BIO 模型

由此可以看出，合理的分配线程池大小可以一定程度上提高系统的并发能力。

BIO 的缺点在于不管当前连接有没有数据传输，它始终阻塞占用线程池内的一个线程，而 NIO 的处理方式是若通道无数据可读取，此时线程不阻塞直接返回，可用于处理其他连接，提高了线程利用率。那怎么知道什么时候处理数据的读写呢？当通道可读或可写时，内核会通知用户程序进行处理。

NIO 的编程比较复杂，常用的是 Reactor 模式，它描述了一个利用多路复用 I/O，基于事件驱动的服务器处理模型，（这里）基于 Doug Lea 的 Scalable IO in Java 对 Reactor 进行了实现。Tomcat 的设计略有不同，其设计如下：

Tomcat NIO 模型

值得注意的是，两类 Poller 都只是负责事件的通知，I/O 操作都是由线程池中的线程完成。那么，ServerSocketChannel 为什么阻塞？为什么要模拟阻塞处理请求体和 Servlet 响应？相关的讨论可参考：

Servlet 规范描述了容器如何加载和运行 Servlet，如和将请求映射到用户配置的 Servlet，如何处理请求和响应等相关问题。Tomcat 主要实现了以下 API：

其他如 Servlet、Filter、GenericServlet、HttpServlet 接口或类则由用户程序来实现，更多详细的介绍请参考规范内容。

Tomcat 架构看着挺简单但做起来难，难的就是把复杂的问题抽象化、简单化，体现到代码上就是如何设计和抽象出类并且优雅的组织在一起，它作为一个流行的中间件，其内部代码的实现以及优化手段，也是值得我们去研究和模仿的。

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