Tomcat7源码解读（三） —— 启动及请求处理过程

概述：上两节中分析了Tomcat7的静态结构。这篇将接受Tomcat的启动以及与Tomcat的请求处理过程。因为Tomcat启动与server.xml配置文件所决定，所以本文主要是默认情况下Tomcat7的启动过程。

一. 容器的启动过程

UML图例说明：

实心箭头表示同步调用；空心箭头表示异步调用。

图例说明：

1. 引导类Bootstrap负责引导，在其init方法内部创建容器启动所需的类加载器，以及用于JMX监控的MBeanServer

2. Bootstrap调用Catalina的load（）方法加载Server的配置（也就是server.xml）,将加载的配置信息委托给Digester类进行相关内容的解析。

3. Catalina获取到Server的配置信息后，执行StandardServer容器的init()方法。Tomcat的所有容器类都实现了统一的Lifecycle接口，由基类LifecycleBase提供统一的init方法来负责处理容器的状态，调用模板方法initInternal来处理各个容器自身所负责的内容。关于Tomcat的容器结构可以参看本系列文章的《Tomcat7源码解读（一）——容器静态结构概述》。StandardServer容器在其initInternal()方法中完成Mbean的设定，GlobalNamingResources的初始化和类加载器的设置。然后执行StandardService容器的init方法。

4.  StandardService同StandardServer容器，由基类LifecycleBase完成容器的生命周期状态设定，而在initInternal（）方法中启动Container，Executor，Connector的init方法。

5.  Connector容器主要将CoyoteAdapter传递给ProtocolHandler，完成对于继续启用ProtocolHandler的初始化，关于ProtocolHandler在后面详细讲解。

6.  Tomcat包含了4中不同的Container容器，从外到内分别为Engine，Host，Context，Wrapper。每一个容器都继承了ContainerBase类，在ContainerBase类的初始化中容器的启动线程，多线程异步启动各个容器。

7.  StandardThreadExecutor默认情况下并不做独立的配置，而是集成在了Connector容器内部实现。

8.  在完成了对所有容器的初始化操作之后，引导类Bootstrap调用start()方法开始引导Catalina进行启动。其过程同init过程，各个容器的主要作用就是调用其子容器的start方法完成启动。与init过程一样，基类LifecycleBase提供了对于生命周期修改的统一操作，而具体的启动操作由各个容器通过模板方法startInternal()方法实现。

二. Tomcata7默认的连接器启动过程，默认情况下采用了阻塞IO的JIoEndpoint来处理请求。

1.  Connector容器Service容器调用init()方法中调用模板方法initInternal()方法，并且调用Http11Protocol的init()执行初始化。

2.   这里Tomcat再次使用了模板与策略设计模式，Http11Protocol类的init方法由基类AbstractProtocol实现，主要完成了JMX的相关注册，之后开始调用核心类JIoEndpoint的初始化操作。

3.   JIoEndpoint类主要通过其内部方法bind()，通过工厂ServerSocketFactory准备好serverSocket对象，完成初始化操作。

4.   完成初始化后，Connector对象，调用Http11Protocol的start()方法。

5.   Http11Protocol调用JIoEndpoint类的start()方法启动Socket监听。

6.   JIoEndpoint类首先创建出一个接受线程，然后启动该接受线程开始监听Socket请求。至此Connetor启动完成。

三. 接下来继续看Tomcat的请求处理过程

1.  JIoEndpoint的Acceptor线程在接受到用户的请求之后，调用processSocket方法。该方法主要是从Executor线程池中获取一个线程，然后启用一个新线程执行Socket请求。实际上的处理过程要复杂的多，在多线程请求的情况下，需要考虑线程的死锁，处理请求过多时候的缓冲等内容。这里都不做说明，在后续章节详细说明。

2.  JIoEndpoint在调用Http11ConnectionHandler的process方法进行处理。

3.  Http11ConnectionHandler从缓冲池中取出Processor对象执行进行解析处理。

4.  Http11Processor类，将socket流解析生成Request对象与Response对象。其中Request对象只是解析Header部分内容，请求参数等做延迟处理，只有在Servlet需要的时候才执行解析操作。接着就开始调用CoyoteAdapter类处理Servlet。

5. CoyoteAdapter调用容器的管道一步一步的对Request，Response对象处理。Tomcat容器主要由4层组成，通过管道的模式将各个层的功能进行了独立，也有利于对各层插入需要的功能。如果需要，只要在server.xml中加入Value元素的配置即可完成扩展功能。

6.  StandardEngin容器默认管道StandardEnginValve。它主要做负责选择相应的host去处理请求。Tomcat可以有多个Host。

7.  StandardHost默认情况下配置了ErrorReportValve与StandardHostValue。ErrorReportValve用于处理错误日志。StandardHostValue则选择相应的Context容器，并且设定特定的类加载器，保证Context之间的安全性。

8.  StandardContext默认情况下配置了StandardContextValve。禁止对于WEB-INF与META-INF目录的访问控制，之后选择一个合适的Wrapper容器。

9.  StandardWrapper容器默认情况下配置了StandardWrapperValve。主要负责了两件事情。1）是启动过滤器FilterChain,对请求执行过滤操作。2）执行service方法。如果是Jsp内容则进行编译，然后执行。如果是静态文件直接取出内容返回，如果是servlet调用那么就调用servlet方法。补充说明，StandardWrapper容器是对于Servlet的包装，所有的Request的资源可以分成4种不同的类型，静态资源请求（HTML，图片，CSS等），JSP请求，Servlet请求，以及CGI请求。对于不同的请求Tomcat用WebdavServlet处理静态资源文件，JspServlet处理Jsp请求，CGIServlet处理CGI请求。

总结：本次主要说明了Tomcat的启动过程以及与请求处理过程，很多细节的内容并没有深入展开，细节将在后续章节进行进一步的说明。