Tomcat6源代码学习--容器层次结构和请求处理机制

    本文主要是从Tomcat6的源代码中推导出其核心容器的结构层次，和它们对请求的处理机制。
    Tomcat的核心容器是Engine、Host、Context、Wrapper。他们之间是一层套一层的父子关系，Engine拥有一个或者多个Host、Host拥有一个或多个Context、Context拥有多个Wrapper。同时它们4个又都是一个（is a）Container，具有一些共同的属性和行为。图一中的左半部分表达了这个结构：ContainerBase是一个实现了Container接口的抽象类，他封装了所有容器的默认实现。StandardEngine、StandardHost、StandardContext、StandardWrapper分别是对4个容器的具体实现，它们都继承自ContainerBase。StandardEngine的children成员就是Host、Host的children成员就是Context、由此类推。每个级别的容器都可以找到它们的子容器和父容器，当然Engine就没有父容器了，如果强行调用Engine的setParent(Container container）方法，就会得到一个又大又红的IllegalArgumentException，如果调用getParent（）方法，则返回null。从这里也可以看出，Tomcat的设计师并没有完全按照里氏替换法则去设计，Engine并没有对parent的getter和setter行为，却还要继承ContainerBase。

    图一：Tomcat6各级容器的类图，图的内容经过简化，去掉了生命周期控制和logger、Cluster等扩张功能。（如果不能看到全图可以在我的相册中查看）

   
    以上便是4个容器的层次结构，请求最先到达Engine，当Engine处理了自己负责的工作后，把请求传递给他的下属容器Host，Host则在处理完后传递给Context，由此类推。那么它们之间是如何传递请求的呢？图一的右半部分对这个问题作了说明：每一个Container都拥有一个Pipeleine（管道），专门负责传递请求。父容器的Pipeline可以找到其子容器的Pipelien，由此将请求继续传递下去。请求在每个Pipeline中都会被适当的验证或处理（4个级别的容器各施其职）。这里因为会有各种各样的处理，所以将各种处理封装成一个个的Value（阀门），每种类型的Value专门负责做一项工作，比如验证Request的有效性、写日志。也就是说，每个Pipeline里面有多个Value，请求先到达第一个Value，Value对其做一些工作，当工作做完后，将请求传递到给下一个Value。每个Pipeline的最后都会有个一BasicValue，它负责把寻找下一级容器的Pipeline，将请求传递过去，比如Engine的StandardEngineValue、Host的StanadrdHostValue。图二画出了Tomcat6中的所有类型的Value，它们分别被各个Pipeline使用。
   
    这里有几点需要说明：
    1 对4个级别容器的层次结构，Tomcat使用了组合模式（Composite），这有利于在各个级别的容器间游走，同时复用了共同的东西。而这个设计的难度因该就在于对其抽象基类粒度的把握，究竟什么东西应该放在基类中，那些不应该？如前面提到的parent属性，虽然Host、Context、Wrapper都用到了，但Engine却不需要这个属性。
    2 对请求的处理过程，Tomcat使用了职责链模式（Chain of Responsility），这里的优点很明确，将可能产生变动的各种处理动作单独提炼出来，封装成各种Value，而Pipeline则像是一个可以插入各种Value的插槽，当Value有变动的时候，我们只需要调整Value在Pipeline中的位置即可（在Tomcat启动时组装），对整个流程框架不会产生影响。缺点也比较明显，就是每处理一个请求，都要经过4个Pipeline和很多的Value，效率会有所降低。
    3 各个Container和它们的Pipeline、Value的组装发生在Tomcat启动的时候，而不是动态组装的。Tomcat启动的时候主要做了两件事情：通过配置文件组装各个组建、启动容器。
    4  当请求传递给Engine的时候，其实就是Request和Response对象，这个时候Response基本是空的，需要在后继的处理中完善它的内容。当这两个对象在各个容器中传递的时候，各个容器根据自己的职责对其中的Request进行验证，同时不断完善Response的内容，最后将它们返回给客户端。
    5  菜鸟一个，如有错误，请指出 Orz

    图二：Tomcat6完整的Value