Tomcat

1、整体架构和组件

（1）整体架构

• Connector：用于处理连接事件，并提供Socket与Request，Response的转化；
• Container：封装和管理Servlet，用户处理Request请求；
• 一个Tomcat只有一个Server，一个Server有多个Service；
• 一个Service中只有一个Container，但有多个Connector，因为一个Service可以有多个连接；其生命周期由Server控制；

（2）组件

①组件介绍

• Server：服务器，启动和停止整个系统；
• Service：服务，一个Server上可以由多个服务，如订单服务，支付服务；
• Connector：连接器，一个服务可以支持多种协议，每个协议对应一个Connector来处理；
• Container：表示容器，即Servlet容器，包括Engine（引擎）、Host（主机）、Context（上下文）、Wrapper（包装器）；
• Connector和Container关系：所有请求到达Tomcat后，首先经过Service交由Connector进行处理，Connector会将请求封装为Request，然后将请求交给Container处理，Container处理完后交给Connector，Connector底层通过socket进行数据返回客户端；

②Connector

• Connector内部通过ProtocolHandler来处理请求，一个ProtocolHandler代表一个连接处理（如HTTP、HTTPS各有一个对应的ProtocolHandler）；
• Endpoint用于处理底层socket的连接，Processor用于将Endpoint处理的socket连接封装为Request，Adpater将Request转发给Container；
• Endpoint用来实现TCP/IP协议，Processor用来实现HTTP协议，Adpater用于将请求适配到Servlet容器中处理；

③Container

• Container接收到请求后，会调用最顶层PipeLine，即EnginePipeline；
• 然后会依次执行Pipeline中的value，每个Pipeline的最后一个Standard*Value会调用下一个PipeLine；
• 执行到最后一个StandardWrapperValue，会创建FIlterChain，FilterChain包括与请求匹配的filter（过滤器）和Servlet，依次执行FIlterChain中的doFilter（）方法，执行完后会调用service方法；
• 请求处理完毕后，会将结果返回给Connector；

2、生命周期Lifecycle机制

（1）LIfecycle

• Lifecycle是一个状态机，管理组件的生命周期；
• 当组件状态为starting_prep（准备启动），starting（正在启动），started（已经启动），调用star（）方法是无效的；
• 当组件状态为new（新创建），调用start（）方法会先执行init（）方法，然后执行start（）；
• 当组件状态为stop_prep（准备停止），stopping（正在停止），stoped（已经停止），调用stop（）方法为无效的；
• stop（）方法可以将new状态变为stoped状态；

（2）LifecycleBase

①监听器增加，删除，返回

• 生命周期的监听器保存在CopyOnWriteArrayList集合中，保证线程安全；
• 返回监听器是返回一个新的数组；
• 采用模板设计模式来实现；

②init（）

• setStateInternal（）：修改状态state，state用volite修饰；

• initInternal（）：为abstract类型，需要组件自己实现对应方法；

  public final synchronized void init() throws LifecycleException {
  if (!state.equals(LifecycleState.NEW)) {//不是NEW状态，不能调用
  invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT);
  }
  try {
  setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZING, null, false);//修改状态
  initInternal();//初始化方法，需要组件自己实现
  setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZED, null, false);//修改状态
  } catch (Throwable t) {
  handleSubClassException(t, "lifecycleBase.initFail", toString());//异常处理
  }
  }

③start（）

public final synchronized void start() throws LifecycleException {
	//不是启动，准备启动，正在启动状态
    if (LifecycleState.STARTING_PREP.equals(state) || LifecycleState.STARTING.equals(state) ||
        LifecycleState.STARTED.equals(state)) {
    	//代码忽略
        return;
    }
	//为new状态，调用init（）方法
    if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {
        init();
    } else if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {//启动失败
        stop();
    } else if (!state.equals(LifecycleState.INITIALIZED) &&
               !state.equals(LifecycleState.STOPPED)) {
        invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_START_EVENT);
    }
    try {
        setStateInternal(LifecycleState.STARTING_PREP, null, false);
        startInternal();//组件自己实现
        if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
            stop();
        } else if (!state.equals(LifecycleState.STARTING)) {
            invalidTransition(Lifecycle.AFTER_START_EVENT);
        } else {
            setStateInternal(LifecycleState.STARTED, null, false);//设置为已启动状态
        }
    } catch (Throwable t) {
        handleSubClassException(t, "lifecycleBase.startFail", toString());
    }
}

④stop（）

public final synchronized void stop() throws LifecycleException {
    if (LifecycleState.STOPPING_PREP.equals(state) || LifecycleState.STOPPING.equals(state) ||
        LifecycleState.STOPPED.equals(state)) {//为这些状态，不能调用
    	//代码忽略
        return;
    }
	//将new状态设置为stopped状态
    if (state.equals(LifecycleState.NEW)) {
        state = LifecycleState.STOPPED;
        return;
    }
    if (!state.equals(LifecycleState.STARTED) && !state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
        invalidTransition(Lifecycle.BEFORE_STOP_EVENT);
    }
    try {
        if (state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
            fireLifecycleEvent(BEFORE_STOP_EVENT, null);
        } else {
            setStateInternal(LifecycleState.STOPPING_PREP, null, false);
        }
        stopInternal();//组件自己实现
        if (!state.equals(LifecycleState.STOPPING) && !state.equals(LifecycleState.FAILED)) {
            invalidTransition(Lifecycle.AFTER_STOP_EVENT);
        }
        setStateInternal(LifecycleState.STOPPED, null, false);
    }
    //代码忽略
}

⑤destory（）

public final synchronized void destroy() throws LifecycleException {
    if (LifecycleState.FAILED.equals(state)) {
        try {
            stop();//failed状态触发stop方法
        } 
        //代码忽略。。。。
    }
	//处于销毁或已经销毁状态
    if (LifecycleState.DESTROYING.equals(state) || LifecycleState.DESTROYED.equals(state)) {
    	//代码忽略。。。。。
        return;
    }
	//检查不合法状态代码忽略。。。
    try {
        setStateInternal(LifecycleState.DESTROYING, null, false);
        destroyInternal();//组件自己实现
        setStateInternal(LifecycleState.DESTROYED, null, false);
    } catch (Throwable t) {
        handleSubClassException(t, "lifecycleBase.destroyFail", toString());
    }
}

3、类加载

（1）类加载机制

• java虚拟机把描述类的数据从Class类加载进行内存，并对数据进行校验、解析转换、初始化，最终形成可被虚拟机直接使用的java类型；
• 对于任何一个类，需要由加载他的类加载器和该类确定其在java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器都有一个唯一的命名空间；
• 比较两个类是否相等，不同类加载器的类比较肯定不相等；

（2）双亲委派模型

类加载器：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：加载存放于JAVA_HOME/lib目录下文件，由虚拟机识别，按照文件名称识别；
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：加载存放于JAVA_HOME/lib/ext目录下的类库；
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：加载ClassPath下的类库（即我们自己开发的类）；

双亲委派工作原理：

• 一个类加载器收到类加载请求，自己不会加载，会传给父类加载器加载；
• 最终传送到启动类加载器，若父类加载器无法加载该类，子类会尝试加载；

使用双亲委派原因：

• 若不这样做，当用户写了一个java.lang.String类，并放在ClassPath下，那系统中会出现多个String类，会破坏java类型体系；

• 当开启双亲委派，当用户写了一个java.lang.String类，并放在ClassPath下，会直接报错；

  protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{ synchronized (getClassLoadingLock(name)) { // 查看类是否被加载过 Class<?> c = findLoadedClass(name);
  if (c == null) {
  long t0 = System.nanoTime();
  try {
  if (parent != null) {
  //让父类加载类
  c = parent.loadClass(name, false);
  } else {
  c = findBootstrapClassOrNull(name);
  }
  } catch (ClassNotFoundException e) {
  //父类加载不了，抛出异常
  }
  if (c == null) {//父类未加载到
  long t1 = System.nanoTime();
  c = findClass(name);//调用本身类加载器加载
  //类记录代码忽略。。。。。
  }
  }
  if (resolve) {
  resolveClass(c);
  }
  return c;
  }
  }

（3）Tomcat类加载

Tomcat不能使用默认类加载机制：

• 多个不同应用程序依赖同一个类库的不同版本，默认类加载器只能加载一份唯一的类库，不会管类库的版本号；
• 当修改jsp文件时，默认类加载器会直接获取方法区中的jsp文件（旧的），修改的jsp是不会被加载进去，解决方法就是将jsp类加载器卸载，重新创建类加载器；

Tomcat新增类加载器：

• Common类加载器：加载Tomcat和Web都复用的类；
• Cataline类加载器：加载Tomcat专用的类；
• Shared类加载器：加载Tomcat下所有应用程序复用的类；
• WebApplication类加载器：加载具体的web应用中所使用的类；
• Jsp类加载器：加载每一个Jsp页面，实现热插拔（修改代码后，不用重启也会生效）；

4、Tomcat启动过程

（1）启动脚本

• startup.sh是Tomcat的启动脚本，会调用catalina.sh脚本，并且传入start参数；

• catalina.sh脚本会调用Bootstrap中的main（）方法，并且携带start参数；

（2）Bootstrap.main()

public static void main(String args[]) {
    synchronized (daemonLock) {
        if (daemon == null) {//daemon为bootstrap，刚启动时，dameon为null
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            try {
                //类加载
                bootstrap.init();
            } catch (Throwable t) {
                //异常处理代码忽略。。。。。
                return;
            }
            daemon = bootstrap;
        } else {
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(daemon.catalinaLoader);
        }
    }

    try {
        String command = "start";
        if (args.length > 0) {//获取最后一个参数，catalina.sh传入参数为start
            command = args[args.length - 1];
        }
        if (command.equals("startd")) {//启动状态
            args[args.length - 1] = "start";
            daemon.load(args);
            daemon.start();
        } else if (command.equals("stopd")) {//停止状态
            args[args.length - 1] = "stop";
            daemon.stop();
        } else if (command.equals("start")) {//启动状态
            daemon.setAwait(true);//设置catalina实例setAwait（）方法
            daemon.load(args);///调用catalina的load（）方法
            daemon.start();//反射调用Catalina的start（）方法
            if (null == daemon.getServer()) {
                System.exit(1);
            }
        } 
        //代码忽略。。。。。
}

Bootstrap.init()：

• 反射创建类Catalina实例，并赋值给catalinaDaemon；

  public void init() throws Exception {
  initClassLoaders();//加载启动需要的相关类
  //代码忽略。。。。。。。
  //反射实例化Catalina类
  Class<?> startupClass = catalinaLoader.loadClass("org.apache.catalina.startup.Catalina");
  Object startupInstance = startupClass.getConstructor().newInstance();
  //代码忽略。。。。。。。
  String methodName = "setParentClassLoader";
  //参数设置代码忽略。。。。。。。
  startupInstance.getClass().getMethod(methodName, paramTypes);
  method.invoke(startupInstance, paramValues);//执行setParentClassLoader()方法
  catalinaDaemon = startupInstance;
  }

（3）daemon.load(args)【main方法中】

①Catalina.load（）方法

• daemon.load（）方法，反射调用Catalina.load（）方法；
• 核心方法为getServer.init()，该方法初始化了server，server为Tomcat中的最外容器；

//Catalina.load()
public void load() {
    if (loaded) {//已经加载过
        return;
    }
    loaded = true;
    long t1 = System.nanoTime();
    initDirs();
    initNaming();//初始化jmx
    //代码忽略。。。。。。。。
    Digester digester = createStartDigester();//告知digester，哪个xml应该解析成生命类型

    try (ConfigurationSource.Resource resource = ConfigFileLoader.getSource().getServerXml()) {
        InputStream inputStream = resource.getInputStream();
        InputSource inputSource = new InputSource(resource.getURI().toURL().toString());
        inputSource.setByteStream(inputStream);
        digester.push(this);
        digester.parse(inputSource);
    } catch (Exception e) {
       //异常处理代码忽略。。。。。。
    }
	//server设置catalina信息
    getServer().setCatalina(this);
    getServer().setCatalinaHome(Bootstrap.getCatalinaHomeFile());
    getServer().setCatalinaBase(Bootstrap.getCatalinaBaseFile());
    initStreams();
    try {
        getServer().init();//调用lifecycle的init方法,server初始化
    } 
    //代码忽略
}

②Server初始化

• Server的实现类为StandardServer，下面的initInternal（）方法会调用StandardServer中的方法；

• StandardServer中，遍历每一个Service，对每一个Service中的组件进行初始化；

  //lifecycleBase.init()
  public final synchronized void init() throws LifecycleException {
  //代码忽略
  try {
  setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZING, null, false);
  initInternal();//初始化各种service组件
  setStateInternal(LifecycleState.INITIALIZED, null, false);
  }
  //代码忽略
  }

  //StandardServer.class
  protected void initInternal() throws LifecycleException {
  super.initInternal();
  //代码忽略。。。
  for (int i = 0; i < services.length; i++) {
  services[i].init();
  }
  }

③Service初始化

• StandardServer中遍历services数组，调用init（）方法初始化，最终调用StandardService中的initInternal（）方法；

• 该方法会初始化Engine。Connector组件；

  //StandardService.class
  protected void initInternal() throws LifecycleException {
  super.initInternal();
  if (engine != null) {//初始化engine
  engine.init();
  }
  for (Executor executor : findExecutors()) {//默认没有
  if (executor instanceof JmxEnabled) {
  ((JmxEnabled) executor).setDomain(getDomain());
  }
  executor.init();
  }
  mapperListener.init();
  //初始化Connector组件
  synchronized (connectorsLock) {
  for (Connector connector : connectors) {
  connector.init();
  }
  }
  }

⑤Engine初始化

• StandardEngine初始化时，会调用父类ContainerBase的初始化方法，初始化stopstartExcutor线程池；

• startstopExceutor线程池：在start和stop阶段，会将子容器的start或stop放入该线程池中执行；

• Engine初始化时，不会初始化子容器，子容器初始化是在start时初始化的；

  //StandardEngine.class
  protected void initInternal() throws LifecycleException {
  getRealm();
  super.initInternal();//调用ContainerBase中方法
  }

  //ContainerBaase.class
  protected void initInternal() throws LifecycleException {
  reconfigureStartStopExecutor(getStartStopThreads());
  super.initInternal();
  }

  private void reconfigureStartStopExecutor(int threads) {
  if (threads == 1) {
  if (!(startStopExecutor instanceof InlineExecutorService)) {
  startStopExecutor = new InlineExecutorService();
  }
  } else {
  // Delegate utility execution to the Service
  Server server = Container.getService(this).getServer();
  server.setUtilityThreads(threads);//初始化线程池
  startStopExecutor = server.getUtilityExecutor();
  }
  }

  //StandardServer.class
  public void setUtilityThreads(int utilityThreads) {
  //代码忽略.......
  if (oldUtilityThreads != utilityThreads && utilityExecutor != null) {
  reconfigureUtilityExecutor(getUtilityThreadsInternal(utilityThreads));
  }
  }

  private synchronized void reconfigureUtilityExecutor(int threads) {
  if (utilityExecutor != null) {
  utilityExecutor.setCorePoolSize(threads);
  } else {
  ScheduledThreadPoolExecutor scheduledThreadPoolExecutor =
  new ScheduledThreadPoolExecutor(threads, new TaskThreadFactory("Catalina-utility-", utilityThreadsAsDaemon, Thread.MIN_PRIORITY));
  //查过10秒未获取任务，线程池销毁
  scheduledThreadPoolExecutor.setKeepAliveTime(10, TimeUnit.SECONDS);
  scheduledThreadPoolExecutor.setRemoveOnCancelPolicy(true);
  scheduledThreadPoolExecutor.setExecuteExistingDelayedTasksAfterShutdownPolicy(false);
  utilityExecutor = scheduledThreadPoolExecutor;
  utilityExecutorWrapper = new org.apache.tomcat.util.threads.ScheduledThreadPoolExecutor(utilityExecutor);
  }
  }

⑥Connector初始化

• 初始化adapter，adapter用于将请求转发给Container处理；

• 设置接收body的方法列表；

• 初始化protocolHandler，protocolHandler用于处理请求；

  //Connector.class
  protected void initInternal() throws LifecycleException {
  super.initInternal();
  //代码忽略
  // 初始化adapter
  adapter = new CoyoteAdapter(this);
  protocolHandler.setAdapter(adapter);
  if (service != null) {
  protocolHandler.setUtilityExecutor(service.getServer().getUtilityExecutor());
  }
  //设置接收body的method列表
  if (null == parseBodyMethodsSet) {
  setParseBodyMethods(getParseBodyMethods());
  }
  //代码忽略。。。。。。
  try {
  protocolHandler.init();//初始化protocolHandler，调用AbstractProtocol的init（）
  } catch (Exception e) {
  throw new LifecycleException( sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerInitializationFailed"), e);
  }
  }

protocolHandler初始化：

• ProtocolHanlder继承了AbstractProtocol，其init（）方法调用抽象父类的init（）方法；

• 接着调用AbstractEndpoint中的init（）方法，其核心方法为bindWithCLeanup（），该方法调用了bind（）方法；

• 最终调bind（）方法(有三个实现类，以NioEndpoint为例)，实现了端口和IP地址的绑定；

  //AbstractProtocol.class
  public void init() throws Exception {
  //代码忽略
  //设置endpoint
  String endpointName = getName();
  endpoint.setName(endpointName.substring(1, endpointName.length()-1));
  endpoint.setDomain(domain);
  endpoint.init();//初始化endpoint
  }

  //AbstractEndpoint.class
  public final void init() throws Exception {
  if (bindOnInit) {
  bindWithCleanup();//该方法实现端口地址绑定
  bindState = BindState.BOUND_ON_INIT;
  }
  //代码忽略。。。。。
  }

    private void bindWithCleanup() throws Exception {
        try {
            bind();
        } catch (Throwable t) {
          //代码忽略
    }

  //NioEndpoint.class
  public void bind() throws Exception {
  initServerSocket();
  //代码忽略。。。。
  }

  protected void initServerSocket() throws Exception {
  if (!getUseInheritedChannel()) {
  serverSock = ServerSocketChannel.open();
  socketProperties.setProperties(serverSock.socket());
  InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(getAddress(), getPortWithOffset());
  //绑定端口和地址
  serverSock.socket().bind(addr,getAcceptCount());
  }
  //代码忽略。。。
  }

（4）daemon.start()【main方法中】

①Catalina.start（）方法

• daemon.start（）方法中，反射调用Catalina.start（）方法

• await()方法：在独立线程中运行，在shutdown端口中阻塞监听关闭命令，收到关闭命令后，调用stop方法

  //Catalina
  public void start() {
  if (getServer() == null) {
  load();
  }
  //代码忽略
  try {
  getServer().start();//server中start方法
  } catch (LifecycleException e) {
  //代码忽略。。。
  }
  //代码忽略

    // 安全关闭Tomcat
    if (useShutdownHook) {
        if (shutdownHook == null) {
            shutdownHook = new CatalinaShutdownHook();
        }
        //代码忽略
    }
    if (await) {//默认为true
        await();//在shutdown端口阻塞监听关闭命令
        stop();//关闭Tocmat
    }

  }

②StandardServer.start（）方法

• LifecycleBase中的start（）方法，为模板方法，启动时调用StandardServer.startInternal（）方法；

• startInternal（）方法：事件发出，启动前做准备，启动每一个service组件

  //LifecycleBase.class
  public final synchronized void start() throws LifecycleException {
  //代码忽略。。。。。。。。。
  setStateInternal(LifecycleState.STARTING_PREP, null, false);
  startInternal();
  //代码忽略
  }

  //StandServer.class
  protected void startInternal() throws LifecycleException {
  fireLifecycleEvent(CONFIGURE_START_EVENT, null);
  setState(LifecycleState.STARTING);
  globalNamingResources.start();
  synchronized (servicesLock) {
  for (int i = 0; i < services.length; i++) {
  services[i].start();//启动组件
  }
  }
  //代码忽略
  }

③StandardService.startInternal（）方法

• 通过LifecycleBase中的start（）方法，调用StandardService.startInternal（）方法，原理同上；

• startInternal（）方法会启动engine，connector组件；

  //StandardService.class
  protected void startInternal() throws LifecycleException {
  //代码忽略。。。。。
  //启动engine组件
  if (engine != null) {
  synchronized (engine) {
  engine.start();
  }
  }
  synchronized (executors) {//启动线程池
  for (Executor executor: executors) {
  executor.start();
  }
  }
  mapperListener.start();
  synchronized (connectorsLock) {
  for (Connector connector: connectors) {
  if (connector.getState() != LifecycleState.FAILED) {
  connector.start();//启动conector组件
  }
  }
  }
  }

④Engine启动

• StandardEngine，StandardHost，StandardContext，StandardWrapped各个容器存在父子关系；
• 一个父容器对应多个子容器，一个子容器只能对应一个父容器；
• 一个StandardContext对饮一个webapp应用，一个StandardWrapped对应一个webapp中的servlet；
• 这些容器都继承ContainerBase，容器的启动由父容器调子容器start方法启动；如StandardEngine调用StandardHost的start（），StandardHost调用StandardContext的start（）方法；

ContainerBase：

• 调用start（）方法会启动Container容器，然后执行ContainerBase的startInternal（）方法，启动子容器；

• ContainerBase会将启动子线程任务交给线程池处理，并遍历所有Future的get（）方法，将异步转换为同步，只有容器全部启动后，才会继续执行下面代码；

• pipeline.start（）启动Valve链表，若Valve是Lifecycle的实现类，则会调用start（）方法启动

  //ContainerBase.class
  protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
  //代码忽略
  Container children[] = findChildren();//寻找子容器
  List<Future<Void>> results = new ArrayList<>();
  for (int i = 0; i < children.length; i++) {
  //线程池启动子容器
  results.add(startStopExecutor.submit(new StartChild(children[i])));
  }

    MultiThrowable multiThrowable = null;
  
    for (Future<Void> result : results) {
        try {
            result.get();
        } 
        //代码忽略
    }
    //代码忽略
    if (pipeline instanceof Lifecycle) {
        ((Lifecycle) pipeline).start();//启用pipeline
    }
    setState(LifecycleState.STARTING);
    // Start our thread
    if (backgroundProcessorDelay > 0) {
        monitorFuture = Container.getService(ContainerBase.this).getServer()
        .getUtilityExecutor().scheduleWithFixedDelay(
            new ContainerBackgroundProcessorMonitor(), 0, 60, TimeUnit.SECONDS);
    }

  }

⑤Host

• valve添加到链表中，是添加在basic之前；

• Context、Wrapper启动方法与Host类似；

  //StandardHost.class
  protected synchronized void startInternal() throws LifecycleException {
  String errorValve = getErrorReportValveClass();
  if ((errorValve != null) && (!errorValve.equals(""))) {
  try {
  boolean found = false;
  Valve[] valves = getPipeline().getValves();
  for (Valve valve : valves) {//遍历所有valve，若已经存在，不添加
  if (errorValve.equals(valve.getClass().getName())) {
  found = true;
  break;
  }
  }
  if(!found) {
  Valve valve =(Valve) Class.forName(errorValve).getConstructor().newInstance();
  getPipeline().addValve(valve);//添加到pipeline
  }
  }
  //代码忽略
  }
  super.startInternal();//调用父类启动下一个
  }

⑥Connector启动

• 调用顺序：Connector中的startInternal()-->AbstractProtocol中的start()-->NioEndpoint中的startInternal（）方法；

• 启动poller线程，用于处理请求事件，最终调用protocolHandler处理；

• 启动acceptor线程，用于处理请求连接；

  //Connector.class
  protected void startInternal() throws LifecycleException {
  //代码忽略
  try {
  protocolHandler.start();
  } catch (Exception e) {
  throw new LifecycleException(sm.getString("coyoteConnector.protocolHandlerStartFailed"), e);
  }
  }

  //AbstractProtocol.class
  public void start() throws Exception {
  //代码忽略
  endpoint.start();
  monitorFuture = getUtilityExecutor().scheduleWithFixedDelay(
  new Runnable() {//异步超时线程
  @Override
  public void run() {
  if (!isPaused()) {
  startAsyncTimeout();
  }
  }
  }, 0, 60, TimeUnit.SECONDS);
  }

  public final void start() throws Exception {
  //代码忽略。。。
  startInternal();
  }

  //NioEndpoint.class
  public void startInternal() throws Exception {
  if (!running) {
  running = true;
  paused = false;
  //代码忽略
  // 启动工作线程
  if (getExecutor() == null) {
  createExecutor();
  }

        initializeConnectionLatch();//初始化最大并发请求数
    
        // 启动poller线程，该线程用于接收请求事件，最终调用handler代码
        poller = new Poller();
        Thread pollerThread = new Thread(poller, getName() + "-ClientPoller");
        pollerThread.setPriority(threadPriority);
        pollerThread.setDaemon(true);
        pollerThread.start();
        startAcceptorThread();//开启accept线程，处理连接请求
    }

  }

5、HTTP请求处理过程

（1）Connector请求连接处理

①Acceptor

• Acceptor用于监听套接字（socket），将请求转发给poller线程；

• 实现了Runable接口，run（）方法为其执行请求连接转发逻辑；

• setSocketOptions（）方法：将socket请求注册到poller中；

  //Acceptor.class
  public void run() {
  int errorDelay = 0;
  while (endpoint.isRunning()) {
  //运行过程中Endpoint停止，进行自旋
  while (endpoint.isPaused() && endpoint.isRunning()) {
  state = AcceptorState.PAUSED;
  try {
  Thread.sleep(50);
  } catch (InterruptedException e) {
  }
  }
  if (!endpoint.isRunning()) {//停止运行直接退出
  break;
  }
  state = AcceptorState.RUNNING;
  try {
  //请求超过最大连接数，阻塞等待，直到连接数低于最大连接数
  endpoint.countUpOrAwaitConnection();
  if (endpoint.isPaused()) {
  continue;
  }
  U socket = null;
  try {
  //接收新的连接请求
  socket = endpoint.serverSocketAccept();
  } catch (Exception ioe) {
  // 代码忽略
  }
  errorDelay = 0;
  // Configure the socket
  if (endpoint.isRunning() && !endpoint.isPaused()) {
  /** 将请求以事件方式传递到poller线程中**/
  if (!endpoint.setSocketOptions(socket)) {
  endpoint.closeSocket(socket);
  }
  } else {
  endpoint.destroySocket(socket);
  }
  }
  //代码忽略。。。。。
  }
  state = AcceptorState.ENDED;
  }

  //NioEndpoint.class
  protected boolean setSocketOptions(SocketChannel socket) {
  NioSocketWrapper socketWrapper = null;
  try {
  // Allocate channel and wrapper
  NioChannel channel = null;
  if (nioChannels != null) {
  channel = nioChannels.pop();
  }
  if (channel == null) {
  SocketBufferHandler bufhandler = new SocketBufferHandler(
  //代码忽略
  if (isSSLEnabled()) {
  channel = new SecureNioChannel(bufhandler, selectorPool, this);
  } else {
  channel = new NioChannel(bufhandler);
  }
  }
  NioSocketWrapper newWrapper = new NioSocketWrapper(channel, this);
  //代码忽略。。。。。。
  poller.register(channel, socketWrapper);//将NioChannel注册到poller中
  return true;
  } catch (Throwable t) {
  //代码忽略
  }
  return false;
  }

②Poller

• Poller线程主要用于以较小的资源轮询以连接套接字，以保持连接，当数据可用时，传递给工作线程；

• register（）方法：主要用于Acceptor将请求连接注册到Poller线程中，存放在events同步队列中；

  //NioEndpoint.Poller.class
  public void register(final NioChannel socket, final NioSocketWrapper socketWrapper) {
  socketWrapper.interestOps(SelectionKey.OP_READ);//this is what OP_REGISTER turns into.
  PollerEvent r = null;
  if (eventCache != null) {
  r = eventCache.pop();//是否有连接可以复用
  }
  if (r == null) {
  r = new PollerEvent(socket, OP_REGISTER);
  } else {
  r.reset(socket, OP_REGISTER);
  }
  addEvent(r);//添加到events队列中
  }
  private void addEvent(PollerEvent event) {
  events.offer(event);//添加到事件同步队列中
  if (wakeupCounter.incrementAndGet() == 0) {
  selector.wakeup();
  }
  }

PollerEvent：

• events同步队列，存储的类型为PollerEvent；

• 实现Runable接口，run（）方法中判断若为register事件，表示为处理过，注册READ事件，不为register事件，则获取套接字原selectionKey中的事件注册；

  //NioEndpoint.PollerEvent.class
  public void run() {
  if (interestOps == OP_REGISTER) {
  try {//为register事件，注册read事件
  socket.getIOChannel().register(socket.getSocketWrapper().getPoller().getSelector(), SelectionKey.OP_READ, socket.getSocketWrapper());
  }
  //代码忽略
  } else {
  //获取注册事件
  final SelectionKey key = socket.getIOChannel().keyFor(socket.getSocketWrapper().getPoller().getSelector());
  try {
  if (key == null) {
  //代码忽略。。。。。
  } else {
  final NioSocketWrapper socketWrapper = (NioSocketWrapper) key.attachment();
  if (socketWrapper != null) {
  //代码忽略。。。
  } else {
  //注册事件到selcetor中
  socket.getSocketWrapper().getPoller().cancelledKey(key, socket.getSocketWrapper());
  }
  }
  }
  //代码忽略
  }
  }

Poller.run（）方法：

• events（）方法：会执行队列中的每一个PollerEvent的run（）方法，run（）方法会将通道（socket）注册道Poller的selector中；

• select（）：返回所有selcetionKey，接着调用processKey（）方法对连接进行处理；

  //NioEndPoint.Poller.class
  public void run() {
  // Loop until destroy() is called
  while (true) {
  boolean hasEvents = false;
  try {
  if (!close) {
  hasEvents = events();//调用PollerEvnet中的run（）方法注册事件
  if (wakeupCounter.getAndSet(-1) > 0) {
  keyCount = selector.selectNow();
  } else {
  keyCount = selector.select(selectorTimeout);
  }
  wakeupCounter.set(0);
  }
  //代码忽略。。。。。。。
  }
  //代码忽略。。。。。。。
  Iterator<SelectionKey> iterator = keyCount > 0 ? selector.selectedKeys().iterator() : null;
  //对准备好的连接进行处理
  while (iterator != null && iterator.hasNext()) {
  SelectionKey sk = iterator.next();
  NioSocketWrapper socketWrapper = (NioSocketWrapper) sk.attachment();
  if (socketWrapper == null) {
  iterator.remove();
  } else {
  iterator.remove();
  processKey(sk, socketWrapper);//真正处理key的逻辑
  }
  }
  timeout(keyCount,hasEvents);
  }

    getStopLatch().countDown();

  }

processKey（）：

• 处理读事件，将请求封装为Request；

• 处理写事件，将请求封装为Response写回客户端；

• processSocket（）为独立读写事件的核心方法；

  //NioEndpoint.Poller.class
  protected void processKey(SelectionKey sk, NioSocketWrapper socketWrapper) {
  try {
  if (close) {
  cancelledKey(sk, socketWrapper);
  } else if (sk.isValid() && socketWrapper != null) {
  if (sk.isReadable() || sk.isWritable()) {
  if (socketWrapper.getSendfileData() != null) {
  processSendfile(sk, socketWrapper, false);
  } else {
  unreg(sk, socketWrapper, sk.readyOps());
  boolean closeSocket = false;
  //处理读事件
  if (sk.isReadable()) {
  //代码忽略
  //处理读事件
  else if (!processSocket(socketWrapper, SocketEvent.OPEN_READ, true)) {
  closeSocket = true;
  }
  }
  //处理读事件
  if (!closeSocket && sk.isWritable()) {
  //代码忽略
  //处理写事件
  else if (!processSocket(socketWrapper, SocketEvent.OPEN_WRITE, true)) {
  closeSocket = true;
  }
  }
  if (closeSocket) {//取消事件
  cancelledKey(sk, socketWrapper);
  }
  }
  }
  } else {
  // Invalid key
  cancelledKey(sk, socketWrapper);
  }
  }
  //代码忽略。。。。。
  }

ProcessSocket（）：

• 获取ProcessSocket来处理请求；

• 将ProcessSocket放入线程池中执行；

  //AbstractEndpoin.class
  public boolean processSocket(SocketWrapperBase socketWrapper,
  SocketEvent event, boolean dispatch) {
  try {
  //代码忽略
  SocketProcessorBase sc = null;
  if (processorCache != null) {
  sc = processorCache.pop();
  }
  if (sc == null) {//创建一个socketProcessor处理请求
  sc = createSocketProcessor(socketWrapper, event);
  }//代码忽略。。。。。
  Executor executor = getExecutor();
  if (dispatch && executor != null) {
  executor.execute(sc);//放入线程池中执行
  } else {
  sc.run();
  }
  } //代码忽略。。。。。。
  return true;
  }

SocketProcessor.doRun（）：

• 线程池执行SocketProcessorBase的run（）方法，最终调用SocketProcessor的doRun（）方法；

• doRun（）方法最终将请求交给handler去处理，最终调用的是Processor.process（）方法；

  //NioEndpoint.SocketProcessor.class
  protected void doRun() {
  NioChannel socket = socketWrapper.getSocket();
  SelectionKey key = socket.getIOChannel().keyFor(socket.getSocketWrapper().getPoller().getSelector());
  Poller poller = NioEndpoint.this.poller;
  //代码忽略
  try {
  int handshake = -1;
  //代码忽略........
  if (handshake == 0) {
  SocketState state = SocketState.OPEN;
  //请求交给handler处理，event为null，则为读请求
  if (event == null) {
  state = getHandler().process(socketWrapper, SocketEvent.OPEN_READ);
  } else {
  state = getHandler().process(socketWrapper, event);
  }
  if (state == SocketState.CLOSED) {
  poller.cancelledKey(key, socketWrapper);
  }
  }
  //代码忽略。。。。。。。
  }
  //代码忽略。。。。
  }

③Processor

• SocketProcessor中doRun（）方法中，调用了process（）方法处理请求；
• AbstractProcessorLight.process()：最终调用service（）方法进行请求处理;
• service（）：会生成request和response对象，最终调用Adapter.service（）将请求转发出去；

//AbstractProtocol.class
public SocketState process(SocketWrapperBase<S> wrapper, SocketEvent status) {
	//代码忽略
	if (processor == null) {
        processor = getProtocol().createProcessor();
        register(processor);
        if (getLog().isDebugEnabled()) {
            getLog().debug(sm.getString("abstractConnectionHandler.processorCreate", processor));
        }
    }
	//代码忽略
      do {
        state = processor.process(wrapper, status);//核心方法
	//代码忽略
}

//AbstractProcessorLight.class
public SocketState process(SocketWrapperBase<?> socketWrapper, SocketEvent status)throws IOException {
    SocketState state = SocketState.CLOSED;
    Iterator<DispatchType> dispatches = null;
    do {
        if (dispatches != null) {
            //代码忽略
        } else if (status == SocketEvent.DISCONNECT) {
            // Do nothing here, just wait for it to get recycled
        } else if (isAsync() || isUpgrade() || state == SocketState.ASYNC_END) {
            state = dispatch(status);
            state = checkForPipelinedData(state, socketWrapper);
        } else if (status == SocketEvent.OPEN_WRITE) {
            state = SocketState.LONG;
        } else if (status == SocketEvent.OPEN_READ) {//处理读
            state = service(socketWrapper);
        } else if (status == SocketEvent.CONNECT_FAIL) {
            logAccess(socketWrapper);
        } else {
            state = SocketState.CLOSED;
        }
    	//代码忽略
    } while (state == SocketState.ASYNC_END ||
             dispatches != null && state != SocketState.CLOSED);
    return state;
}

④Adapter

• Adapter用于连接Connecto和Container，Processor会调用Adapter.service（）；

• 生成request和response对象，添加请求头；

• postParseRequest(req, request, res, response)：解析请求，该方法会设置请求头等信息；

• 真正进入Container，调用pipeline中的方法；

• 最后执行finidhRequest（）和finishResponse刷新请求；

  public void service(org.apache.coyote.Request req, org.apache.coyote.Response res)
  throws Exception {
  //生成connector的request和response请求
  Request request = (Request) req.getNote(ADAPTER_NOTES);
  Response response = (Response) res.getNote(ADAPTER_NOTES);
  if (request == null) {
  //设置request，代码忽略。。。。。。
  }
  if (connector.getXpoweredBy()) {//添加请求头
  response.addHeader("X-Powered-By", POWERED_BY);
  }
  //代码忽略
  try {
  postParseSuccess = postParseRequest(req, request, res, response);
  if (postParseSuccess) {
  request.setAsyncSupported(connector.getService().getContainer().getPipeline().isAsyncSupported());
  // 进入容器COntianer
  connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(
  request, response);
  }
  if (request.isAsync()) {
  //代码忽略
  } else {
  request.finishRequest();
  response.finishResponse();
  }
  //代码忽略
  }

（2）Engin处理

• Adapter处理：

• • Conncetor调用getService（）返回StandardService；
  • StandardService调用getContainer返回StandardEngine；
  • StandEngine调用getPipeline返回StandardPipeline；

• 最终调用StandEngineValve的invoke（）方法，判断host不为空，调用HostPipeline第一个Valve；

  connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke( request, response);

  public final void invoke(Request request, Response response)throws IOException, ServletException {
  Host host = request.getHost();
  if (host == null) {//hostweinull直接返回
  return;
  }
  if (request.isAsyncSupported()) {
  request.setAsyncSupported(host.getPipeline().isAsyncSupported());
  }
  host.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);
  }

（3）Host处理

• Host的pipeLine中一定存在ErrorReportValve和StandardHostVlve；

• 先执行ErrorReportValve，主要是检测Http中是否有异常；

• 后执行StandardHostValve，调用context的pipeline；

  //ErroReportValve.class
  public void invoke(Request request, Response response) throws IOException, ServletException {
  // 调用下一个valve，即StandardHostValve
  getNext().invoke(request, response);
  if (response.isCommitted()) {
  //正常提交，代码忽略。。。。
  return;
  }

    Throwable throwable = (Throwable) request.getAttribute(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION);
    if (request.isAsync() && !request.isAsyncCompleting()) {
        return;
    }
  
    if (throwable != null && !response.isError()) {
        response.reset();
        //500异常
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_INTERNAL_SERVER_ERROR);
    }
    response.setSuspended(false);
  
    try {
        report(request, response, throwable);//异常输出浏览器
    } catch (Throwable tt) {
        ExceptionUtils.handleThrowable(tt);
    }

  }

  //StandardHostValve.class
  public final void invoke(Request request, Response response)throws IOException, ServletException {
  Context context = request.getContext();
  if (context == null) {
  return;
  }
  //代码忽略。。。。。

    try {
        context.bind(Globals.IS_SECURITY_ENABLED, MY_CLASSLOADER);
        if (!asyncAtStart && !context.fireRequestInitEvent(request.getRequest())) {
            return;
        }
        try {
            if (!response.isErrorReportRequired()) {
                //调用context
                context.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);
            }
        } catch (Throwable t) {
            //异常处理
        }
    	//代码忽略。。。。

  }

（4）Context处理

通过执行StandardContextValve中的invoke方法，调用Wrapper的pipeline；

//StandardContextValve
public final void invoke(Request request, Response response)throws IOException, ServletException {
    // 禁止直接访问提下资源
    MessageBytes requestPathMB = request.getRequestPathMB();
    if ((requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/META-INF/", 0))
        || (requestPathMB.equalsIgnoreCase("/META-INF"))
        || (requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/WEB-INF/", 0))
        || (requestPathMB.equalsIgnoreCase("/WEB-INF"))) {
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
        return;
    }
    Wrapper wrapper = request.getWrapper();
    if (wrapper == null || wrapper.isUnavailable()) {
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
        return;
    }
	//代码忽略
    wrapper.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);
}

（5）Wrapper处理

• Wrapper对应一个Servlet，是对Servlet的包装，主要执行StandardWrapperValve的invoke（）方法；
• invoke主要执行如下逻辑：

1. 调用Wrapper的allocate分配一个Servlet；

1. 创建过滤器链；

1. 调用过滤器链的doFilter方法；

1. 释放资源，如过滤器链，Servlet相关资源；

①allocate分配Servlet

• 如果不为单线程模型，每次返回同一个Servlet，使用道单例设计模式；

• 为单线程模型，会采用Servlet池化技术，复用Servlet，避免频繁创建销毁；

  //StandWrapper.class
  public Servlet allocate() throws ServletException {
  if (unloading) {
  throw new ServletException(sm.getString("standardWrapper.unloading", getName()));
  }
  boolean newInstance = false;
  if (!singleThreadModel) {//每次返回一个相同的Servlet实例
  // Load and initialize our instance if necessary
  if (instance == null || !instanceInitialized) {
  synchronized (this) {
  if (instance == null) {
  try {
  if (log.isDebugEnabled()) {
  log.debug("Allocating non-STM instance");
  }
  instance = loadServlet();//加载Servlet
  newInstance = true;
  if (!singleThreadModel) {
  countAllocated.incrementAndGet();
  }
  }
  //代码忽略。。。。
  }
  if (!instanceInitialized) {
  initServlet(instance);//初始化Servlet
  }
  }
  }

        if (singleThreadModel) {
            if (newInstance) {
                synchronized (instancePool) {
                    instancePool.push(instance);
                    nInstances++;
                }
            }
        } else {//非单线程模型，返回一个相同的Servlet
           //代码忽略
            return instance;
        }
    }
    //单线程模式，用Servlet对象池加载
    synchronized (instancePool) {
        while (countAllocated.get() >= nInstances) {
            // Allocate a new instance if possible, or else wait
            if (nInstances < maxInstances) {
                try {
                    instancePool.push(loadServlet());
                    nInstances++;
                }
                //忽略代码
    }

  }

loadServlet（）：

• 通过实例对戏管理器，创建Servlet，实例管理器通过特定类加载加载器加载；

• initServlet（）：调用Servlet的init（）方法（我们实现Servlet接口的init方法在此调用）；

  //StandardWrapperValve.class
  public synchronized Servlet loadServlet() throws ServletException {
  //代码忽略
  Servlet servlet;
  try {
  //代码忽略
  //创建Servlet
  InstanceManager instanceManager = ((StandardContext)getParent()).getInstanceManager();
  try {
  servlet = (Servlet) instanceManager.newInstance(servletClass);
  }
  //代码忽略。。。

        initServlet(servlet);//初始化Servlet
        fireContainerEvent("load", this);
        loadTime=System.currentTimeMillis() -t1;
    } finally {
       //代码忽略
    }
    return servlet;

  }

②创建过滤器链createFilterChain

• 过滤器链会放入Request缓存中，避免重复生成过滤器链；

  //ApplicationFilterChain.class
  public static ApplicationFilterChain createFilterChain(ServletRequest request,
  if (servlet == null) return null;
  ApplicationFilterChain filterChain = null;//过滤器链
  if (request instanceof Request) {//Request缓存中找
  Request req = (Request) request;
  if (Globals.IS_SECURITY_ENABLED) {
  filterChain = new ApplicationFilterChain();
  } else {
  filterChain = (ApplicationFilterChain) req.getFilterChain();
  if (filterChain == null) {
  filterChain = new ApplicationFilterChain();
  req.setFilterChain(filterChain);
  }
  }
  } else {
  filterChain = new ApplicationFilterChain();
  }
  filterChain.setServlet(servlet);
  filterChain.setServletSupportsAsync(wrapper.isAsyncSupported());
  StandardContext context = (StandardContext) wrapper.getParent();
  FilterMap filterMaps[] = context.findFilterMaps();//过滤器链对象
  //代码忽略。。。。。
  //类型与路径匹配情况下，将filterConfig放入到过滤器链中
  for (int i = 0; i < filterMaps.length; i++) {
  if (!matchDispatcher(filterMaps[i] ,dispatcher)) {
  continue;
  }
  if (!matchFiltersURL(filterMaps[i], requestPath))
  continue;
  ApplicationFilterConfig filterConfig = (ApplicationFilterConfig)
  context.findFilterConfig(filterMaps[i].getFilterName());
  if (filterConfig == null) {
  // FIXME - log configuration problem
  continue;
  }
  filterChain.addFilter(filterConfig);
  }
  //servlet与类型匹配下，将Filter放入过滤器链
  for (int i = 0; i < filterMaps.length; i++) {
  if (!matchDispatcher(filterMaps[i] ,dispatcher)) {
  continue;
  }
  if (!matchFiltersServlet(filterMaps[i], servletName))
  continue;
  ApplicationFilterConfig filterConfig = (ApplicationFilterConfig)
  context.findFilterConfig(filterMaps[i].getFilterName());
  if (filterConfig == null) {
  continue;
  }
  filterChain.addFilter(filterConfig);
  }
  return filterChain;
  }

③调用过滤器链doFilter方法

• filter.doFilter(request, response, this)：

• • 通过pos和n来控制过滤器遍历，pos为当前访问过滤器下标，n为总过滤器数；
  • doFilter会将this传入（filterChain），我们在实现自定义filter时，会重写doFilter（）方法，doFilter里面会有业务逻辑，执行后调用filterChain.doFilter（）方法，继续执行下一个过滤器；
  • 当某个过滤器不匹配时，我们通过return，不执行filterChain.doFilter（），从而不执行后面的过滤器以及service方法；

• servlet.service(request, response)：所有过滤器执行完后，会执行我们Servlet的service（）方法，即我们的业务逻辑；
• 整体执行流程如下：

//ApplicationFilterChain.class
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)throws IOException, ServletException {
    if( Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
        final ServletRequest req = request;
        final ServletResponse res = response;
        try {
            java.security.AccessController.doPrivileged( new java.security.PrivilegedExceptionAction<Void>() {
                    @Override
                    public Void run() throws ServletException, IOException {
                        internalDoFilter(req,res);//执行该方法
                        return null;
                    }
                }
            );
        }
        //代码忽略
    } else {
        internalDoFilter(request,response);
    }
}

//ApplicationFilterChain.class
private void internalDoFilter(ServletRequest request, ServletResponse response)throws IOException, ServletException {
    if (pos < n) {
        ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];//获取过滤器
        try {
            Filter filter = filterConfig.getFilter();
        	//代码忽略
            if( Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
            //代码忽略
            } else {
                filter.doFilter(request, response, this);//执行所有过滤器doFilter
            }
        } //代码忽略
        return;
    }
    try {
        //代码忽略
        if ((request instanceof HttpServletRequest) &&
            (response instanceof HttpServletResponse) &&
            Globals.IS_SECURITY_ENABLED ) {
          //代码忽略
        } else {
            servlet.service(request, response);//调用service方法
        }
    } 
    //代码忽略
}