从Tomcat的CoyoteAdapter类了解适配器模式

什么是适配器模式

适配器模式其实就像我们日常生活中的 "转换器"—— 比如你去欧洲旅行时，手机充电器的插头和当地插座不匹配，这时候就需要一个 "电源适配器" 来转换接口。在编程世界里，适配器模式干的是同样的事儿：当两个原本接口不兼容的组件需要协作时，用一个 "中间转换器" 来完成接口的适配，让它们能像齿轮一样咬合工作。

我们以一个打印机的开发为例来进一步理解。假设我们有一个旧打印机接口OldPrinter，只能接收字符串打印：

interface OldPrinter {
    void printString(String text);
}

后来我们又买了新打印机NewPrinter，只支持打印字节数组：

interface NewPrinter {
    void printBytes(byte[] data);
}

这时候如果直接用新打印机，原来的代码会因为接口不匹配而报错。这时候适配器就派上用场了：

// 适配器：把新打印机的接口转换成旧接口需要的形式
class PrinterAdapter implements OldPrinter {
    private NewPrinter newPrinter;
    
    public PrinterAdapter(NewPrinter newPrinter) {
        this.newPrinter = newPrinter;
    }
    
    @Override
    public void printString(String text) {
        // 将字符串转为字节数组，适配新打印机的接口
        byte[] data = text.getBytes();
        newPrinter.printBytes(data);
    }
}

这样一来，旧代码不用修改，通过适配器就能直接使用新打印机 —— 这就是适配器模式的核心思想：不修改原有组件，通过中间层实现接口转换。

从这个例子可以看出，适配器模式主要涉及到三个角色：

目标接口（Target）：定义客户端所期望的接口，它可以是一个全新的接口，也可以是一个已经存在的接口标准。在上述例子中，OldPrinter接口就是目标接口。
被适配者（Adaptee）：是现有系统中已经存在的接口或类，但其接口与目标接口不兼容。这里的NewPrinter类就是被适配者。
适配器（Adapter）：实现了目标接口，同时持有被适配者的引用。在其方法中，通过调用被适配者的相应功能，将被适配者的接口转换为目标接口。PrinterAdapter类就是适配器。

在 Java 开发中，适配器模式有着广泛的应用场景，比如在不同数据源对接时，可能需要连接 MySQL、Oracle、MongoDB 等多种数据库，适配器模式可以创建针对每种数据源的适配器类，使它们都实现统一的数据库访问接口，让上层业务代码无需关注底层数据源的具体差异；在整合多种第三方 API 时，也可以通过适配器模式将这些 API 接口转换为项目内部统一的接口规范，便于管理和切换不同的服务提供商。

适配器模式在 Java 开发中是一种非常实用的设计模式，它能够有效地解决接口不兼容的问题，提高代码的复用性和可维护性，使系统更加灵活和易于扩展。

Tomcat中的CoyoteAdapter

在 Tomcat 的架构体系中，CoyoteAdapter 处于连接器与容器的衔接层，扮演着关键的适配器角色。一方面，Servlet 规范定义了标准的HttpServletRequest和HttpServletResponse接口，另一方面，Tomcat 自身的 Coyote 组件定义了底层的Request和Response实现。而CoyoteAdapter正是完成了这两个接口的适配，并且使连接器和容器解耦。

具体来说，CoyoteAdapter 的主要作用体现在以下几个关键方面：

请求协议转换

由于不同的客户端可能使用不同的协议与服务器进行通信，而 Tomcat 内部处理请求需要统一的标准。CoyoteAdapter 承担起了将不同协议的请求转换为 Tomcat 内部统一的 ServletRequest 对象的重任。例如，当使用 AJP 协议的客户端请求到达时，CoyoteAdapter 会将 AJP 协议的请求信息解析并转换为符合 Tomcat 内部规范的 ServletRequest 对象，确保容器能够正确地处理这些请求，而无需关心请求最初的协议形式。

连接解耦

CoyoteAdapter 有效地将连接器和容器进行解耦，使得它们可以独立发展和演化。连接器专注于网络通信和请求的接收与初步解析，容器专注于 Servlet 的管理和业务逻辑的执行。通过 CoyoteAdapter 的适配，即使连接器的实现或协议发生变化，或者容器的内部结构和处理方式进行调整，都不会对彼此产生直接的影响，大大提高了 Tomcat 架构的灵活性和可维护性。这就好比汽车的发动机和变速器，通过一个合适的传动装置（类似 CoyoteAdapter）连接，发动机和变速器可以分别进行技术升级和改进，而不影响整车的运行。

调用分发

当请求被转换为 ServletRequest 对象后，CoyoteAdapter 负责将其分发到合适的容器组件进行处理。它会根据请求的相关信息，如 URL、Host 等，确定请求应该被转发到哪个 Engine、Host、Context 以及具体的 Wrapper 中的 Servlet 进行处理。例如，当用户请求访问一个特定的 Web 应用下的某个 Servlet 时，CoyoteAdapter 会根据请求的 URL 和相关配置信息，准确地将请求分发到对应的 Context 中的 Wrapper，进而调用该 Servlet 的 service 方法来处理请求。

在 Tomcat 架构中，CoyoteAdapter 是一个关键的纽带，通过实现请求协议转换、连接解耦和调用分发等重要功能，确保了 Tomcat 能够高效、稳定地处理各种客户端请求，为 Java Web 应用的运行提供了坚实的基础。

CoyoteAdapter 中适配器模式的实现

代码实现

在 CoyoteAdapter 类中，进行适配的关键方法是service方法，以下是对该方法的简单解释：

public void service(org.apache.coyote.Request req, org.apache.coyote.Response res) throws Exception {

   // 从Coyote请求对象的属性中获取已经适配过的Request对象，如果不存在则创建新的
   Request request = (Request) req.getNote(ADAPTER_NOTES);
   Response response = (Response) res.getNote(ADAPTER_NOTES);
   // org.apache.coyote.Request 转 org.apache.catalina.connector.Request(HttpServletRequest的实现类)
   // 执行服务方法，将请求分发给容器进行处理。这里传递的就是org.apache.catalina.connector.Request
   connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response);

}

获取或创建适配后的请求和响应对象：首先，通过req.getNote(ADAPTER_NOTES)尝试从 Coyote 请求对象的属性中获取已经适配过的Request对象（这里的Request是符合容器处理要求的类型），同时获取对应的Response对象。如果获取到的对象为null，则调用connector.createRequest()和connector.createResponse()方法创建新的请求和响应对象。然后，通过一系列的set方法，建立起 Coyote 请求响应对象与适配后的请求响应对象之间的关联。例如，request.setCoyoteRequest(req)将 Coyote 请求对象设置到适配后的请求对象中，这样在后续处理中可以方便地获取底层网络通信相关的信息；request.setResponse(response)和response.setRequest(request)则建立起请求和响应对象之间的双向关联。最后，将适配后的请求和响应对象设置回 Coyote 请求和响应对象的属性中，以便后续使用。
请求分发：在完成请求和响应对象的适配和关联后，通过connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(request, response)这一长串调用，将适配后的请求和响应对象传递给容器的管道（Pipeline）进行处理。容器的管道是一个责任链模式的应用，其中包含多个阀门（Valve），每个阀门都有机会对请求进行处理，最终将请求传递到合适的 Servlet 进行业务逻辑处理。
资源清理：在请求处理完成后，无论是否发生异常，都会执行finally块中的代码。通过request.recycle()和response.recycle()方法，对请求和响应对象进行资源回收和清理，为下一次请求处理做好准备，提高系统的资源利用率。

通过以上service方法的代码逻辑，CoyoteAdapter 成功地将 Coyote 请求对象适配为容器能够处理的请求对象，并实现了请求的分发和资源的有效管理。

适配模式的体现

从结构上看，CoyoteAdapter 类实现了适配器模式的典型结构。在适配器模式中，存在目标接口（Target）、被适配者（Adaptee）和适配器（Adapter）三个主要角色。在 Tomcat 中，javax.servlet.http.HttpServletRequest和javax.servlet.http.HttpServletResponse可以看作是目标接口，它们定义了容器处理请求和响应所需的标准接口。org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response则是被适配者，它们是连接器产生的原始请求和响应对象，但接口与目标接口不兼容。CoyoteAdapter 类充当了适配器的角色，它持有对连接器（包含被适配者相关信息）的引用，并且实现了将org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response转换为javax.servlet.http.HttpServletRequest和javax.servlet.http.HttpServletResponse的功能。

在工作原理上，当连接器接收到请求后，将org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response传递给 CoyoteAdapter 。CoyoteAdapter 通过其内部的service方法，对这些对象进行适配处理，将其转换为符合容器要求的Request和Response对象（实际上是实现了目标接口的对象）。然后，CoyoteAdapter 将适配后的对象传递给容器进行进一步处理，就像适配器模式中描述的那样，通过适配器将不兼容的接口转换为兼容的接口，使得原本无法协同工作的连接器和容器能够顺利地进行交互和合作。

CoyoteAdapter 类从结构和工作原理上都完美地体现了适配器模式，通过这种设计模式，有效地解决了 Tomcat 中不同组件之间接口不兼容的问题，提高了系统的灵活性和可扩展性。

总结

CoyoteAdapter 类在 Tomcat 中对适配器模式的使用，是设计模式在实际项目中成功应用的典范。它巧妙地解决了 Tomcat 架构中连接器和容器之间接口不兼容的问题，通过将连接器产生的请求对象适配为容器能够处理的格式，确保了整个 Web 服务器系统的高效运行。从实际应用案例可以看出，CoyoteAdapter 的存在极大地提高了 Tomcat 的灵活性和可扩展性，使得不同协议的请求都能被统一处理，不同的容器组件也能独立发展和演化。