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Tomcat提供了engine，host，context及wrapper四种容器。在总体结构中已经阐述了他们之间的包含关系。这四种容器继承了一个容器基类，因此可以定制化。当然，tomcat也提供了标准实现。

• Engine：org.apache.catalina.core.StandardEngine
• Host： org.apache.catalina.core.StandardHost
• Context：org.apache.catalina.core.StandardContext
• Wrapper：org.apache.catalina.core.StandardWrapper

所谓容器，就是说它承载了若干逻辑单元及运行时数据。好比，整个酒店是一个容器，它包含了各个楼层等设施；每个楼层也是容器，它包含了各个房间；每个房间也是容器，它包含了各种家电等等。 
首先来看一下容器类的类结构。 

基类ContainerBase
ContainerBase是个abstract基类。其类路径为:

Java代码  

1. org.apache.catalina.core.ContainerBase  

这里只列出一些比较核心功能的组件及方法。需要注意的是，类中的方法及属性很多，限于篇幅不全部列出来了。 
Enigne
Engine是最顶层的容器，它是host容器的组合。其标准实现类为：

Java代码  

1. org.apache.catalina.core.StandardEngine  

看一下StandardEngine的主要逻辑单元概念图。

从图中可以看出，engine有四大组件：

• Cluster: 实现tomcat集群，例如session共享等功能，通过配置server.xml可以实现，对其包含的所有host里的应用有效，该模块是可选的。其实现方式是基于pipeline+valve模式的，有时间会专门整理一个pipeline+valve模式应用系列；
• Realm：实现用户权限管理模块，例如用户登录，访问控制等，通过通过配置server.xml可以实现，对其包含的所有host里的应用有效，该模块是可选的；
• Pipeline：这里简单介绍下，之后会有专门文档说明。每个容器对象都有一个pipeline，它不是通过server.xml配置产生的，是必须有的。它就是容器对象实现逻辑操作的骨架，在pipeline上配置不同的valve，当需要调用此容器实现逻辑时，就会按照顺序将此pipeline上的所有valve调用一遍，这里可以参考责任链模式；
• Valve：实现具体业务逻辑单元。可以定制化valve（实现特定接口），然后配置在server.xml里。对其包含的所有host里的应用有效。定制化的valve是可选的，但是每个容器有一个缺省的valve，例如engine的StandardEngineValve，是在StandardEngine里自带的，它主要实现了对其子host对象的StandardHostValve的调用，以此类推。

配置的例子有：

Xml代码  

1. <Engine name=“Catalina” defaultHost=“localhost”>     
2.   <Valve className=“MyValve0”/>     
3.   <Valve className=“MyValve1”/>     
4.   <Valve className=“MyValve2”/>     
5.   ……     
6.   <Host name=“localhost” appBase=“webapps”>   
7.   </Host>  
8. </Engine>  

需要注意的是,运行环境中，pipeline上的valve数组按照配置的顺序加载，但是无论有无配置定制化的valve或有多少定制化的valve，每个容器缺省的valve，例如engine的StandardEngineValve，都会在数组中最后一个。 
Host
Host是engine的子容器，它是context容器的集合。其标准实现类为：

Java代码  

1. org.apache.catalina.core.StandardHost  

StandardHost的核心模块与StandardEngine差不多。只是作用域不一样，它的模块只对其包含的子context有效。除此，还有一些特殊的逻辑，例如context的部署。Context的部署还是比较多的，主要分为：

• War部署
• 文件夹部署
• 配置部署等

有时间单独再说吧。照例贴个核心模块概念图。 

Context
Context是host的子容器，它是wrapper容器的集合。其标准实现类为：

Java代码  

1. org.apache.catalina.core.StandardContext  

应该说StandardContext是tomcat中最大的一个类。它封装的是每个web app。
看一下StandardContext的主要逻辑单元概念图。 

Pipeline,valve,realm与上面容器一样，只是作用域不一样，不多说了。

• Manager: 它主要是应用的session管理模块。其主要功能是session的创建，session的维护，session的持久化(persistence)，以及跨context的session的管理等。Manager模块可以定制化，tomcat也给出了一个标准实现;

Java代码  

1. org.apache.catalina.session.StandardManager  

manager模块是必须要有的，可以在server.xml中配置，如果没有配置的话，会在程序里生成一个manager对象。

• Resources: 它是每个web app对应的部署结构的封装，比如，有的app是tomcat的webapps目录下的某个子目录或是在context节点配置的其他目录，或者是war文件部署的结构等。它对于每个web app是必须的。
• Loader：它是对每个web app的自有的classloader的封装。具体内容涉及到tomcat的classloader体系，会在一篇文档中单独说明。Tomcat正是有一套完整的classloader体系，才能保证每个web app或是独立运营，或是共享某些对象等等。它对于每个web app是必须的。
• Mapper：它封装了请求资源URI与每个相对应的处理wrapper容器的映射关系。

以某个web app的自有的web.xml配置为例；

Xml代码  

1. <servlet>  
2.   <servlet-name>httpserver</servlet-name>  
3.   <servlet-class>com.gearever.servlet.TestServlet</servlet-class>  
4. </servlet>  
5.    
6. <servlet-mapping>  
7.   <servlet-name>httpserver</servlet-name>  
8.   <url-pattern>/*.do</url-pattern>  
9. </servlet-mapping>  

对于mapper对象，可以抽象的理解成一个map结构，其key是某个访问资源，例如/*.do，那么其value就是封装了处理这个资源TestServlet的某个wrapper对象。当访问/*.do资源时，TestServlet就会在mapper对象中定位到。这里需要特别说明的是，通过这个mapper对象定位特定的wrapper对象的方式，只有一种情况，那就是在servlet或jsp中通过forward方式访问资源时用到。例如，

Java代码  

1. request.getRequestDispatcher(url).forward(request, response)  

关于mapper机制会在一篇文档中专门说明，这里简单介绍一下，方便理解。如图所示。

Mapper对象在tomcat中存在于两个地方（注意，不是说只有两个mapper对象存在），其一，是每个context容器对象中，它只记录了此context内部的访问资源与相对应的wrapper子容器的映射；其二，是connector模块中，这是tomcat全局的变量，它记录了一个完整的映射对应关系，即根据访问的完整URL如何定位到哪个host下的哪个context的哪个wrapper容器。
这样，通过上面说的forward方式访问资源会用到第一种mapper，除此之外，其他的任何方式，都是通过第二种方式的mapper定位到wrapper来处理的。也就是说，forward是服务器内部的重定向，不需要经过网络接口，因此只需要通过内存中的处理就能完成。这也就是常说的forward与sendRedirect方式重定向区别的根本所在。
看一下request.getRequestDispatcher(url) 方法的源码。

Java代码  

1. public RequestDispatcher getRequestDispatcher(String path) {   
2.   
3.   // Validate the path argument   
4.   if (path == null)   
5.     return (null);   
6.   if (!path.startsWith(“/”))   
7.     throw new IllegalArgumentException   
8.      (sm.getString   
9.         (“applicationContext.requestDispatcher.iae”, path));   
10.   
11.   // Get query string   
12.   String queryString = null;   
13.   int pos = path.indexOf(\’?\’);   
14.   if (pos >= 0) {   
15.     queryString = path.substring(pos + 1);   
16.     path = path.substring(0, pos);   
17.   }   
18.   
19.   path = normalize(path);   
20.   if (path == null)   
21.     return (null);   
22.   
23.   pos = path.length();   
24.   
25.   // Use the thread local URI and mapping data   
26.   DispatchData dd = dispatchData.get();   
27.   if (dd == null) {   
28.     dd = new DispatchData();   
29.     dispatchData.set(dd);   
30.   }   
31.   
32.   MessageBytes uriMB = dd.uriMB;   
33.   uriMB.recycle();   
34.   
35.   // Use the thread local mapping data   
36.   MappingData mappingData = dd.mappingData;   
37.   
38.   // Map the URI   
39.   CharChunk uriCC = uriMB.getCharChunk();   
40.   try {   
41.     uriCC.append(context.getPath(), 0, context.getPath().length());   
42.   /*  
43.   * Ignore any trailing path params (separated by \’;\’) for mapping  
44.   * purposes  
45.   */   
46.     int semicolon = path.indexOf(\’;\’);   
47.       if (pos >= 0 && semicolon > pos) {   
48.       semicolon = –1;   
49.     }   
50.     uriCC.append(path, 0, semicolon > 0 ? semicolon : pos);   
51.    <span style=“color: #ff0000;”> context.getMapper().map(uriMB, mappingData); </span>  
52.     if (mappingData.wrapper == null) {   
53.       return (null);   
54.     }   
55.     /*  
56.     * Append any trailing path params (separated by \’;\’) that were  
57.     * ignored for mapping purposes, so that they\’re reflected in the  
58.     * RequestDispatcher\’s requestURI  
59.     */   
60.     if (semicolon > 0) {   
61.       uriCC.append(path, semicolon, pos – semicolon);   
62.     }   
63.   } catch (Exception e) {   
64.    // Should never happen   
65.    log(sm.getString(“applicationContext.mapping.error”), e);   
66.    return (null);   
67.   }   
68.   
69.   <span style=“color: #ff0000;”>Wrapper wrapper = (Wrapper) mappingData.wrapper; </span>  
70.   String wrapperPath = mappingData.wrapperPath.toString();   
71.   String pathInfo = mappingData.pathInfo.toString();   
72.   
73.   mappingData.recycle();   
74.   
75.   // Construct a RequestDispatcher to process this request   
76.   return new ApplicationDispatcher   
77.       (<span style=“color: #ff0000;”>wrapper</span>, uriCC.toString(), wrapperPath, pathInfo,   
78.           queryString, null);   
79.   
80. }  

红色部分标记了从context的mapper对象中定位wrapper子容器，然后封装在一个dispatcher对象内并返回。通过上面的阐述，也说明了为什么forward方法不能跨context访问资源了。

Wrapper
Wrapper是context的子容器，它封装的处理资源的每个具体的servlet。其标准实现类为：

Java代码  

1. org.apache.catalina.core.StandardWrapper  

应该说StandardWrapper是tomcat中比较重要的一个类。初认识它时，比较容易混淆。
先看一下StandardWrapper的主要逻辑单元概念图。 

Pipeline,valve与上面容器一样，只是作用域不一样，不多说了。
主要说说servlet对象与servlet stack对象。这两个对象在wrapper容器中只存在其中之一，也就是说只有其中一个不为空。当以servlet对象存在时，说明此servlet是支持多线程并发访问的，也就是说不存在线程同步的过程，此wrapper容器中只包含一个servlet对象（这是我们常用的模式）；当以servlet stack对象存在时，说明servlet是不支持多线程并发访问的，每个servlet对象任一时刻只有一个线程可以调用，这样servlet stack实现的就是个简易的线程池，此wrapper容器中只包含一组servlet对象，它的基本原型是worker thread模式实现的。 
那么，怎么来决定是以servlet对象方式存储还是servlet stack方式存储呢？其实，只要在开发servlet类时，实现一个SingleThreadModel接口即可。
如果需要线程同步的servlet类，例如：

Java代码  

1. public class LoginServlet extends HttpServlet implements javax.servlet.SingleThreadModel{ …… }  

但是值得注意的是，这种同步机制只是从servlet规范的角度来说提供的一种功能，在实际应用中并不能完全解决线程安全问题，例如如果servlet中有static数据访问等，因此如果对线程安全又比较严格要求的，最好还是用一些其他的自定义的解决方案。

Wrapper的基本功能已经说了。那么再说一个wrapper比较重要的概念。严格的说，并不是每一个访问资源对应一个wrapper对象。而是每一种访问资源对应一个wrapper对象。其大致可分为三种：

• 处理静态资源的一个wrapper：例如html，jpg等静态资源的wrapper，它包含了一个tomcat的实现处理静态资源的缺省servlet：

Java代码  

1. org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet  

• 处理jsp的一个wrapper：例如访问的所有jsp文件，它包含了一个tomcat的实现处理jsp的缺省servlet:

Java代码  

1. org.apache.jasper.servlet.JspServlet  

它主要实现了对jsp的编译等操作

• 处理servlet的若干wrapper：它包含了自定义的servlet对象，就是在web.xml中配置的servlet。

需要注意的是，前两种wrapper分别是一个，主要是其对应的是DefaultServlet及JspServlet。这两个servlet是在tomcat的全局conf目录下的web.xml中配置的，当app启动时，加载到内存中。

Xml代码  

1. <servlet>  
2.   <servlet-name>default</servlet-name>  
3.   <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>  
4.   <init-param>  
5.     <param-name>debug</param-name>  
6.     <param-value>0</param-value>  
7.   </init-param>  
8.   <init-param>  
9.     <param-name>listings</param-name>  
10.     <param-value>false</param-value>  
11.   </init-param>  
12.   <load-on-startup>1</load-on-startup>  
13. </servlet>  
14.    
15. <servlet>  
16.   <servlet-name>jsp</servlet-name>  
17.   <servlet-class>org.apache.jasper.servlet.JspServlet</servlet-class>  
18.   <init-param>  
19.     <param-name>fork</param-name>  
20.     <param-value>false</param-value>  
21.   </init-param>  
22.   <init-param>  
23.     <param-name>xpoweredBy</param-name>  
24.     <param-value>false</param-value>  
25.   </init-param>  
26.   <load-on-startup>3</load-on-startup>  
27. </servlet>  

至此，阐述了tomcat的四大容器结构。 有时间接着探讨tomcat如何将这四大容器串起来运作的。