标签：Java Socket Tomcat Request 线程 Poller 浅析 Tomcat9 JavaWeb
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很多东西在时序图中体现的已经非常清楚了，没有必要再一步一步的作介绍，所以本文以图为主，然后对部分内容加以简单解释。
绘制图形使用的工具是 PlantUML + Visual Studio Code + PlantUML Extension
本文对 Tomcat 的介绍以 Tomcat-9.0.0.M22 为标准。
Tomcat-9.0.0.M22 是 Tomcat 目前最新的版本，但尚未发布，它实现了 Servlet4.0 及 JSP2.3 并提供了很多新特性，需要 1.8 及以上的 JDK 支持等等，详情请查阅 Tomcat-9.0-doc。
Overview
Connector 启动以后会启动一组线程用于不同阶段的请求处理过程。
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Acceptor 线程组。用于接受新连接，并将新连接封装一下，选择一个 Poller 将新连接添加到 Poller 的事件队列中。
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Poller 线程组。用于监听 Socket 事件，当 Socket 可读或可写等等时，将 Socket 封装一下添加到 worker 线程池的任务队列中。
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worker 线程组。用于对请求进行处理，包括分析请求报文并创建 Request 对象，调用容器的 pipeline 进行处理。
Acceptor、Poller、worker 所在的 ThreadPoolExecutor 都维护在 NioEndpoint 中。
Connector Init and Start
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initServerSocket()，通过 ServerSocketChannel.open() 打开一个 ServerSocket，默认绑定到 8080 端口，默认的连接等待队列长度是 100， 当超过 100 个时会拒绝服务。我们可以通过配置 conf/server.xml 中 Connector 的 acceptCount 属性对其进行定制。
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createExecutor() 用于创建 Worker 线程池。默认会启动 10 个 Worker 线程，Tomcat 处理请求过程中，Woker 最多不超过 200 个。我们可以通过配置 conf/server.xml 中 Connector 的 minSpareThreads 和 maxThreads 对这两个属性进行定制。
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Pollor 用于检测已就绪的 Socket。默认最多不超过 2 个，Math.min(2,Runtime.getRuntime().availableProcessors());。我们可以通过配置 pollerThreadCount 来定制。
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Acceptor 用于接受新连接。默认是 1 个。我们可以通过配置 acceptorThreadCount 对其进行定制。
Request Process
Acceptor
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Acceptor 在启动后会阻塞在 ServerSocketChannel.accept(); 方法处，当有新连接到达时，该方法返回一个 SocketChannel。
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配置完 Socket 以后将 Socket 封装到 NioChannel 中，并注册到 Poller,值的一提的是，我们一开始就启动了多个 Poller 线程，注册的时候，连接是公平的分配到每个 Poller 的。NioEndpoint 维护了一个 Poller 数组，当一个连接分配给 pollers[index] 时，下一个连接就会分配给 pollers[(index+1)%pollers.length].
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addEvent() 方法会将 Socket 添加到该 Poller 的 PollerEvent 队列中。到此 Acceptor 的任务就完成了。
Poller
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selector.select(1000)。当 Poller 启动后因为 selector 中并没有已注册的 Channel，所以当执行到该方法时只能阻塞。所有的 Poller 共用一个 Selector，其实现类是 sun.nio.ch.EPollSelectorImpl
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events() 方法会将通过 addEvent() 方法添加到事件队列中的 Socket 注册到 EPollSelectorImpl，当 Socket 可读时，Poller 才对其进行处理
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createSocketProcessor() 方法将 Socket 封装到 SocketProcessor 中，SocketProcessor 实现了 Runnable 接口。worker 线程通过调用其 run() 方法来对 Socket 进行处理。
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execute(SocketProcessor) 方法将 SocketProcessor 提交到线程池，放入线程池的 workQueue 中。workQueue 是 BlockingQueue 的实例。到此 Poller 的任务就完成了。
Worker
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worker 线程被创建以后就执行 ThreadPoolExecutor 的 runWorker() 方法，试图从 workQueue 中取待处理任务，但是一开始 workQueue 是空的，所以 worker 线程会阻塞在 workQueue.take() 方法。
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当新任务添加到 workQueue后，workQueue.take() 方法会返回一个 Runnable，通常是 SocketProcessor,然后 worker 线程调用 SocketProcessor 的 run() 方法对 Socket 进行处理。
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createProcessor() 会创建一个 Http11Processor, 它用来解析 Socket，将 Socket 中的内容封装到 Request 中。注意这个 Request 是临时使用的一个类，它的全类名是 org.apache.coyote.Request，
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postParseRequest() 方法封装一下 Request，并处理一下映射关系(从 URL 映射到相应的 Host、Context、Wrapper)。
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CoyoteAdapter 将 Rquest 提交给 Container 处理之前，并将 org.apache.coyote.Request 封装到 org.apache.catalina.connector.Request，传递给 Container 处理的 Request 是 org.apache.catalina.connector.Request。
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connector.getService().getMapper().map()，用来在 Mapper 中查询 URL 的映射关系。映射关系会保留到 org.apache.catalina.connector.Request 中，Container 处理阶段 request.getHost() 是使用的就是这个阶段查询到的映射主机，以此类推 request.getContext()、request.getWrapper() 都是。
- connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke() 会将请求传递到 Container 处理，当然了 Container 处理也是在 Worker 线程中执行的，但是这是一个相对独立的模块，所以单独分出来一节。
Container
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需要注意的是，基本上每一个容器的 StandardPipeline 上都会有多个已注册的 Valve，我们只关注每个容器的 Basic Valve。其他 Valve 都是在 Basic Valve 前执行。
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request.getHost().getPipeline().getFirst().invoke() 先获取对应的 StandardHost，并执行其 pipeline。
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request.getContext().getPipeline().getFirst().invoke() 先获取对应的 StandardContext,并执行其 pipeline。
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request.getWrapper().getPipeline().getFirst().invoke() 先获取对应的 StandardWrapper，并执行其 pipeline。
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最值得说的就是 StandardWrapper 的 Basic Valve，StandardWrapperValve
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allocate() 用来加载并初始化 Servlet，值的一提的是 Servlet 并不都是单例的，当 Servlet 实现了 SingleThreadModel 接口后，StandardWrapper 会维护一组 Servlet 实例，这是享元模式。当然了 SingleThreadModel在 Servlet 2.4 以后就弃用了。
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createFilterChain() 方法会从 StandardContext 中获取到所有的过滤器，然后将匹配 Request URL 的所有过滤器挑选出来添加到 filterChain 中。
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doFilter() 执行过滤链,当所有的过滤器都执行完毕后调用 Servlet 的 service() 方法。
Reference
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《How Tomcat works》
https://www.amazon.com/How-Tomcat-Works-Budi-Kurniawan/dp/097521280X
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《Tomcat 架构解析》– 刘光瑞
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Tomcat-9.0-doc
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apache-tomcat-9.0.0.M22-src
http://www-eu.apache.org/dist/tomcat/tomcat-9/v9.0.0.M22/src/
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tomcat架构分析 (connector NIO 实现)
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