Tomcat工作原理

一、Tomcat 核心架构（组件分层）

二、Tomcat 核心工作流程（请求处理全链路）

步骤 1：Connector 监听并接收请求

1. Connector 绑定 8080 端口，通过「Acceptor 线程」监听客户端连接；
2. 接收到 HTTP 请求后，由「Poller 线程」（NIO 模式）将连接交给「Worker 线程池」处理；
3. Worker 线程解析 HTTP 协议（请求行、请求头、请求体），封装为 Tomcat 内部的 Request 和 Response 对象（而非 Servlet 标准对象）。

步骤 2：Connector 转发请求到 Engine

步骤 3：Engine 路由到 Host

步骤 4：Host 路由到 Context

步骤 5：Context 路由到 Wrapper

步骤 6：Wrapper 调用 Servlet 处理请求

1. Wrapper 检查 Servlet 实例是否已初始化：
   • 未初始化：调用 Servlet.init() 初始化（仅第一次调用）；
   • 已初始化：直接复用实例（Servlet 默认为单例）；
2. Wrapper 调用 Servlet.service() 方法，将 Tomcat 内部 Request/Response 转换为 Servlet 标准的 HttpServletRequest/HttpServletResponse；
3. Servlet 处理业务逻辑（如查询数据库、生成响应数据），将结果写入 HttpServletResponse。

步骤 7：响应返回客户端

1. Servlet 处理完成后，响应数据从 Wrapper → Context → Host → Engine 逐层回传给 Connector；
2. Connector 将 Response 转换为 HTTP 协议格式，通过网络返回给客户端；
3. 连接处理完成：若为长连接（HTTP/1.1）则复用，短连接则关闭。

三、关键机制（高性能 / 可靠性保障）

1. 线程池机制（Worker Thread Pool）

• Tomcat 默认使用线程池处理请求，避免为每个请求创建新线程（减少资源开销）；
• 核心参数（可配置）：
  • maxThreads：最大线程数（默认 200），超出则请求进入等待队列；
  • acceptCount：等待队列长度（默认 100），超出则拒绝请求；
  • minSpareThreads：核心线程数，保持常驻线程避免频繁创建。

2. IO 模型（BIO/NIO/NIO2/Apr）

• BIO（阻塞 IO）：每个请求占用一个线程，阻塞等待数据，性能低（Tomcat 7 及以下默认）；
• NIO（非阻塞 IO）：基于 Reactor 模式，少量线程处理大量连接，性能高（Tomcat 8+ 默认）；
• NIO2（异步 IO）：基于 JDK 7 的 AIO，进一步提升高并发性能；
• APR：基于本地库的 IO 模型，性能最优（需安装本地依赖）。

3. Servlet 生命周期管理

实例化（new）→ 初始化（init()）→ 处理请求（service()）→ 销毁（destroy()）

• init()：仅在第一次请求时调用，用于初始化资源（如数据库连接）；
• service()：每次请求调用，根据请求方式（GET/POST）调用 doGet()/doPost()；
• destroy()：Tomcat 关闭时调用，释放资源。

4. 类加载机制（自定义类加载器）

• 优先加载 Web 应用 WEB-INF/classes 和 WEB-INF/lib 下的类；
• 避免不同 Web 应用的类冲突（如不同应用依赖不同版本的 Spring 包）。

四、核心配置（server.xml 关键片段）

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
  <!-- 一个 Service 对应一个端口集群 -->
  <Service name="Catalina">
    <!-- Connector：监听8080端口，NIO模型 -->
    <Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
               maxThreads="150" connectionTimeout="20000"/>
    <!-- Engine：核心处理引擎 -->
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
      <!-- Host：虚拟主机，对应localhost -->
      <Host name="localhost" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
        <!-- Context：对应webapps下的demo应用 -->
        <Context path="/demo" docBase="demo" reloadable="true"/>
      </Host>
    </Engine>
  </Service>
</Server>

五、核心总结

1. 底层通过 Connector 完成 HTTP 协议解析和 IO 处理；
2. 中层通过 Engine/Host/Context/Wrapper 完成请求的精准路由；
3. 上层通过 Servlet 生命周期管理完成业务逻辑处理；
4. 依托线程池、NIO 等机制保障高性能和高可靠性。