一、Http 请求过程总览

浏览器请求

http://localhost/test/index.jsp

1. 用户点击网页内容，请求被发送到本机端口 8080，被在那里监听的 Coyote HTTP/1.1 Connector 获得。

2. Connector 将 Request 包装成 ServletRequest 给它所在的 Service 的 Engine 来处理，并等待 Engine 的回应。

3. Engine 获得请求 localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机 Host。

4. Engine 匹配到名为 localhost 的 Host（即使匹配不到也把请求交给该 Host 处理，因为该 Host 被定义为该 Engine 的默认主机），名为 localhost 的 Host 获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有的 Context。Host 匹配到路径为/test 的 Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为""的 Context 去处理）。

5. path="/test"的 Context 获得请求/index.jsp，在它的 mapping table 中寻找出对应的 Servlet。Context 匹配到 URL PATTERN 为*.jsp 的 Servlet,对应于 JspServlet 类。

6. 构造 HttpServletRequest 对象和 HttpServletResponse 对象，作为参数调用 JspServlet 的 doGet()或 doPost().执行业务逻辑、数据存储等程序。

7. Context 把执行完之后的 HttpServletResponse 对象返回给 Host。

8. Host 把 HttpServletResponse 对象返回给 Engine。

9. Engine 把 HttpServletResponse 对象返回 Connector，Connector 把 ServletResponse 对象封装成 Response。

10. Connector 把 Response 返回给客户 Browser。

二、具体组件及源码分析

2.1 外部网络请求

2.1.1 Connector

用户在浏览器中输入一个 URL 地址之后浏览器将发起一个 Http 的请求，通过网络传输数据，请求到我们的 Tomcat 服务器中，Tomcat 使用 Connector 接收 Socket 请求数据并通过 Coyote 链接器封装底层网络通信，为 Catalina 容器提供了统一的接口。

在 Coyote 中，Tomcat 支持一下 3 种协议：

1. HTTP/1.1 协议： 目前最常用的访问协议

2. AJP 协议： Apache 提供的一种协议，用于和 Apache HTTP Server 集成。

3. HTTP/2.0 协议： 下一代 HTTP 协议，自 Tomcat8.5 版本开始支持。

针对 HTTP 和 AJP 协议，Coyote 又按照 I/O 方式分别提供了不同的方案。

1. BIO: 同步阻塞 I/O 模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成，Tomcat 早期网络请求的默认实现方式（自 8.5 版本开始，已经移除）

2. NIO： 同步非阻塞的 I/O 模型(当前 Tomcat 的默认实现)

3. NIO2： 异步非阻塞 I/O 模型

4. APR： Apache 可移植运行库。

2.1.2 NioEndpoint

我们以 NioEndpoint 为例，来看一下 Tomcat 是如何实现网络请求收发的。

/*** Defaults to using HTTP/1.1 NIO implementation.* 默认使用NIO实现的http/1.1协议*/public Connector() {  this("HTTP/1.1");}

public Connector(String protocol) {    boolean apr = AprStatus.getUseAprConnector() && AprStatus.isInstanceCreated()            && AprLifecycleListener.isAprAvailable();    ProtocolHandler p = null;    try {        //根据指定的协议，创建不同的处理器        p = ProtocolHandler.create(protocol, apr);    } catch (Exception e) {        log.error(sm.getString(                "coyoteConnector.protocolHandlerInstantiationFailed"), e);    }    //省略部分代码...}

我们发现 Tomcat 默认使用 HTTP/1.1 协议创建 Http11NioProtocol，它默认使用 NioEndpoint

public Http11NioProtocol() {    super(new NioEndpoint());}

当 Connector 执行 init()的同时运行了 protocolHandler.init()最终运行了 NioEndpoint.init()，最终就是启动了一个 ServerSocket 并绑定监听端口。

protected void initServerSocket() throws Exception {  //省略部分代码  serverSock = ServerSocketChannel.open();    socketProperties.setProperties(serverSock.socket());    InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(getAddress(), getPortWithOffset());    serverSock.bind(addr, getAcceptCount());}

当 Connector 执行 start()方法时，最终执行了：NioEndpoint.startInternal()方法。该方法内部启动了一个 Poller 线程，一个 Acceptor 线程。其中，Acceptor 用于监听客户端连接，并将 Socket 连接放入待处理事件缓存池。Poller 循环从待处理的事件缓存队列中拿到请求交给线程池处理。Poller 将 Socket 请求包装成为：SocketProcessor 对象，执行 processor.process()方法，最终调用：getAdapter().service(request, response);这里的 getAdapter 即 CoyoteAdapter，最终找到容器中管道方法的第一个阀门方法，发起调用，此时，网络请求正式进入我们容器中。

// Calling the container 调用容器connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

TIPS 如果想要详细了解 Tomcat 接收请求的流程图可以查看官网提供的资料

http://tomcat.apache.org/tomcat-9.0-doc/architecture/requestProcess/request-process.png

2.2 容器内部请求路径匹配

public void service(org.apache.coyote.Request req, org.apache.coyote.Response res)        throws Exception {        //将coyote链接器中的Request，Response转换为我们常用的HttpServletRequest,HttpServletResponse    Request request = (Request) req.getNote(ADAPTER_NOTES);    Response response = (Response) res.getNote(ADAPTER_NOTES);
    //省略部分代码...
        // 匹配请求路径，将当前request请求到匹配到的servlet上        postParseSuccess = postParseRequest(req, request, res, response);        if (postParseSuccess) {            //check valves if we support async            request.setAsyncSupported(                    connector.getService().getContainer().getPipeline().isAsyncSupported());            // Calling the container 调用容器            connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(                    request, response);     // 省略部分代码...}

在 Tomcat 启动的时候 Service 持有了一个 Mapper 对象，它借助 MapperListener 在应用启动的过程中，将 Engine，Host，Context，Wrapper 路径都搜集了起来。当一个请求过来的时候它会去当前 Service 中去匹配,最终将请求执行到我们 StandardWrapperValve。此时会创建 ApplicationFilterChain 过滤器链;通过调用过滤器内部方法 internalDoFilter;最终调用：javax.servlet.http.HttpServlet.service()方法，请求到应用中！

三、本文小结

我们通过一个 Http 请求路径分析了 Tomcat 是使用 Socket 接收网络请求，使用 Coyote 转换我们的网络协议参数，包装为 ServletRequest 和 ServletResponse，使用匹配请求路径的方式最终找到我们应用中的 Servlet 地址。至此，可以说我们对 Tomcat 的主要功能基本上已经了解的七七八八了，后续我们将会陆续的分享一些工作中常用的小技巧。

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作者是 《 消息中间件 RocketMQ 技术内幕》 一书作者，同时也是 “RocketMQ 上海社区”联合创始人，曾就职于拼多多、德邦等公司，现任上市快递公司架构负责人，主要负责开发框架的搭建、中间件相关技术的二次开发和运维管理、混合云及基础服务平台的建设。