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Tomcat 7 的一次请求分析(一)处理线程的产生

在默认的配置下Tomcat启动好之后会看到后台上总共有6个线程在运行。其中1个用户线程,剩下5个为守护线程(如下图所示)。

如果你对用户线程、守护线程等概念不熟悉,请参看前一篇文章——Tomcat 7 服务器关闭原理。 这里重点关注以 http-bio-8080 开头的两个守护线程(即 http-bio-8080-Acceptor-0 和 http-bio-8080-AsyncTimeout ),因为这是我们在 Tomcat 的默认配置下发布 web 应用时实际处理请求的线程。先看下这两个线程在容器启动时是如何产生和启动的。

在前面将 Tomcat 启动的系列文章中看到 Tomcat 容器启动时会用 Digester 读取 server.xml 文件产生相应的组件对象并采取链式调用的方式调用它们的 init 和 start 方法,在 Digester 读取到 server.xml 中的 connector 节点时是这么处理的:

        digester.addRule("Server/Service/Connector",
                         new ConnectorCreateRule());
        digester.addRule("Server/Service/Connector",
                         new SetAllPropertiesRule(new String[]{"executor"}));
        digester.addSetNext("Server/Service/Connector",
                            "addConnector",
                            "org.apache.catalina.connector.Connector");
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以上代码见org.apache.catalina.startup.Catalina类的 366 到 372 行。所以在碰到 server.xml 文件中的 Server/Service/Connector 节点时将会触发 ConnectorCreateRule 类的 begin 方法的调用:

     1	    public void begin(String namespace, String name, Attributes attributes)
     2	            throws Exception {
     3	        Service svc = (Service)digester.peek();
     4	        Executor ex = null;
     5	        if ( attributes.getValue("executor")!=null ) {
     6	            ex = svc.getExecutor(attributes.getValue("executor"));
     7	        }
     8	        Connector con = new Connector(attributes.getValue("protocol"));
     9	        if ( ex != null )  _setExecutor(con,ex);
    10	        
    11	        digester.push(con);
    12	    }
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在第 8 行,会根据配置文件中 Server/Service/Connector 节点的 protocol 属性调用 org.apache.catalina.connector.Connector 类的构造方法,而默认情况下 server.xml 文件中 Server/Service/Connector 节点共有两处配置:

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
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先看第一个 Connector 节点,调用 Connector 的构造方法时会传入字符串 HTTP/1.1

     1	    public Connector(String protocol) {
     2	        setProtocol(protocol);
     3	        // Instantiate protocol handler
     4	        try {
     5	            Class<?> clazz = Class.forName(protocolHandlerClassName);
     6	            this.protocolHandler = (ProtocolHandler) clazz.newInstance();
     7	        } catch (Exception e) {
     8	            log.error(sm.getString(
     9	                    "coyoteConnector.protocolHandlerInstantiationFailed"), e);
    10	        }
    11	    }
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这里先会执行 org.apache.catalina.connector.Connector 类的 setProtocol 方法:

     1	    public void setProtocol(String protocol) {
     2	
     3	        if (AprLifecycleListener.isAprAvailable()) {
     4	            if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {
     5	                setProtocolHandlerClassName
     6	                    ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");
     7	            } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {
     8	                setProtocolHandlerClassName
     9	                    ("org.apache.coyote.ajp.AjpAprProtocol");
    10	            } else if (protocol != null) {
    11	                setProtocolHandlerClassName(protocol);
    12	            } else {
    13	                setProtocolHandlerClassName
    14	                    ("org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol");
    15	            }
    16	        } else {
    17	            if ("HTTP/1.1".equals(protocol)) {
    18	                setProtocolHandlerClassName
    19	                    ("org.apache.coyote.http11.Http11Protocol");
    20	            } else if ("AJP/1.3".equals(protocol)) {
    21	                setProtocolHandlerClassName
    22	                    ("org.apache.coyote.ajp.AjpProtocol");
    23	            } else if (protocol != null) {
    24	                setProtocolHandlerClassName(protocol);
    25	            }
    26	        }
    27	
    28	    }
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所以此时会调用setProtocolHandlerClassName("org.apache.coyote.http11.Http11Protocol")从而将 Connector 类实例变量 protocolHandlerClassName 值设置为org.apache.coyote.http11.Http11Protocol,接下来在 Connector 的构造方法中就会根据 protocolHandlerClassName 变量的值产生一个org.apache.coyote.http11.Http11Protocol对象,并将该对象赋值给 Connector 类的实例变量 protocolHandler 。在 Http11Protocol 类的构造方法中会产生一个org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint对象:


     1	    public Http11Protocol() {
     2	        endpoint = new JIoEndpoint();
     3	        cHandler = new Http11ConnectionHandler(this);
     4	        ((JIoEndpoint) endpoint).setHandler(cHandler);
     5	        setSoLinger(Constants.DEFAULT_CONNECTION_LINGER);
     6	        setSoTimeout(Constants.DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT);
     7	        setTcpNoDelay(Constants.DEFAULT_TCP_NO_DELAY);
     8	    }
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几个相关对象的构造方法调用时序图如下所示,其中org.apache.coyote.AbstractProtocolorg.apache.coyote.http11.Http11Protocol的父类org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpointorg.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint的父类。

接下来容器启动各组件时会调用org.apache.catalina.connector.Connector的 start 方法,如前面分析 Tomcat 启动时所述,此时会调用org.apache.catalina.connector.Connector类的 startInternal 方法:

    protected void startInternal() throws LifecycleException {

        // Validate settings before starting
        if (getPort() < 0) {
            throw new LifecycleException(sm.getString(
                    "coyoteConnector.invalidPort", Integer.valueOf(getPort())));
        }

        setState(LifecycleState.STARTING);

        try {
            protocolHandler.start();
        } catch (Exception e) {
            String errPrefix = "";
            if(this.service != null) {
                errPrefix += "service.getName(): \"" + this.service.getName() + "\"; ";
            }

            throw new LifecycleException
                (errPrefix + " " + sm.getString
                 ("coyoteConnector.protocolHandlerStartFailed"), e);
        }

        mapperListener.start();
    }
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在第 12 行,将会调用实例变量 protocolHandler 的 start 方法。在上面分析 Connector 类的构造函数时发现 protocolHandler 变量的值就是org.apache.coyote.http11.Http11Protocol对象,所以此时将会调用该类的 start 方法。在 Http11Protocol 类中没有定义 start 方法,这里将会调用其父类org.apache.coyote.AbstractProtocol中的 start 方法:

    public void start() throws Exception {
        if (getLog().isInfoEnabled())
            getLog().info(sm.getString("abstractProtocolHandler.start",
                    getName()));
        try {
            endpoint.start();
        } catch (Exception ex) {
            getLog().error(sm.getString("abstractProtocolHandler.startError",
                    getName()), ex);
            throw ex;
        }
    }
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这里会调用 endpoint 对象的 start 方法,而 endpoint 是org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint类的实例(在上面讲 Http11Protocol 类的构造方法时所提到),这里最终会执行该类的 startInternal 方法:

     1	    @Override
     2	    public void startInternal() throws Exception {
     3	
     4	        if (!running) {
     5	            running = true;
     6	            paused = false;
     7	
     8	            // Create worker collection
     9	            if (getExecutor() == null) {
    10	                createExecutor();
    11	            }
    12	
    13	            initializeConnectionLatch();
    14	
    15	            startAcceptorThreads();
    16	
    17	            // Start async timeout thread
    18	            Thread timeoutThread = new Thread(new AsyncTimeout(),
    19	                    getName() + "-AsyncTimeout");
    20	            timeoutThread.setPriority(threadPriority);
    21	            timeoutThread.setDaemon(true);
    22	            timeoutThread.start();
    23	        }
    24	    }
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正是在这里产生并启动本文开头提到的 http-bio-8080-Acceptor-0 和 http-bio-8080-AsyncTimeout 两个线程。第 17 到 22 行就是产生和启动 http-bio-8080-AsyncTimeout 线程,第 15 行这里调用父类org.apache.tomcat.util.net.AbstractEndpoint的 startAcceptorThreads 方法:

     1	    protected final void startAcceptorThreads() {
     2	        int count = getAcceptorThreadCount();
     3	        acceptors = new Acceptor[count];
     4	
     5	        for (int i = 0; i < count; i++) {
     6	            acceptors[i] = createAcceptor();
     7	            String threadName = getName() + "-Acceptor-" + i;
     8	            acceptors[i].setThreadName(threadName);
     9	            Thread t = new Thread(acceptors[i], threadName);
    10	            t.setPriority(getAcceptorThreadPriority());
    11	            t.setDaemon(getDaemon());
    12	            t.start();
    13	        }
    14	    }
    15	
    16	
    17	    /**
    18	     * Hook to allow Endpoints to provide a specific Acceptor implementation.
    19	     */
    20	    protected abstract Acceptor createAcceptor();
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在这里将产生和启动 http-bio-8080-Acceptor-0 线程。注意在构造该线程时第 6 行将会调用第 20 行的抽象方法,该方法的具体实现是在 JIoEndpoint 类中:

    @Override
    protected AbstractEndpoint.Acceptor createAcceptor() {
        return new Acceptor();
    }
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以上便是本文开头所述的两个后台线程产生和启动的流程,其相关类调用的时序图如下图所示:

同理,ajp-bio-8009-Acceptor-0 和 ajp-bio-8009-AsyncTimeout 两个守护线程的产生和启动方式也是一致的,不再赘述。