Tomcat中HTTP请求流程的源码分析
本文基于Tomcat9.0.55源码分析，源码环境搭建教程。
HTTP 请求处理总览
当客户端（比如浏览器）向运行在 Tomcat 上的 Web 应用程序发起 HTTP 请求时，Tomcat 会按照一套既定的流程来处理这个请求，整个过程涉及多个组件的协同工作，以确保请求被正确解析、分发和处理，并最终生成响应返回给客户端。以下是这个过程的大致步骤：
1.请求到达与接收：客户端通过网络发送 HTTP 请求，Tomcat 服务器上配置的Connector组件会监听特定端口（如默认的 8080 端口），一旦监听到请求，Connector就会接收该请求的 TCP 连接，并读取 HTTP 请求的内容 。
2.请求解析与封装：Connector接收到原始请求数据后，会将其交给对应的协议处理器（如Http11Processor处理 HTTP/1.1 协议请求 ），协议处理器负责解析 HTTP 请求头和消息体，将请求信息封装成org.apache.coyote.Request对象，这个对象包含了请求的所有信息，如请求方法（GET、POST 等）、请求头、请求参数等 。
3.请求映射：Tomcat 使用Mapper组件将请求的 URL 映射到相应的Servlet。Mapper维护了所有已部署 Web 应用的 URL 模式与Servlet之间的映射关系，通过对比请求 URL 和映射表，找到能处理该请求的目标Servlet 。
4.请求处理：
Tomcat 创建
org.apache.catalina.connector.Request和org.apache.catalina.connector.Response对象，这两个对象将用于和Servlet进行交互。这两个对象对org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response进行了进一步封装，提供了更多面向Servlet编程的方法和属性 。请求会依次经过
Engine（引擎）、Host（虚拟主机）、Context（上下文）等容器组件的处理。这些容器组件会根据Mapper组件的映射结果找到对应的Servlet，并调用其service()方法 。在调用
Servlet的service()方法之前，请求可能会经过一系列过滤器（Filter）的处理。过滤器可以对请求进行预处理（如身份验证、日志记录、参数修改等）或后处理 。Servlet接收到请求后，执行实际的业务逻辑操作，例如进行数据库查询、数据处理等，处理完成后，Servlet生成响应内容，并通过HttpServletResponse对象返回给 Tomcat 容器 。
5.响应构建与返回：
Tomcat 容器根据
Servlet生成的响应内容，设置响应头信息，包括状态码（如 200 表示成功、404 表示未找到等）、MIME 类型（用于指示响应内容的类型，如 text/html 表示 HTML 页面 ）等。将响应内容写入
HttpServletResponse对象的响应体中。Connector组件将HttpServletResponse对象封装成 HTTP 响应，并通过网络发送回客户端 。
6.日志记录与资源清理：
Tomcat 在处理请求的过程中，会记录访问日志和错误日志。访问日志记录了每次请求的基本信息，如请求时间、客户端 IP、请求 URL 等；错误日志则捕获异常并记录堆栈跟踪信息，方便开发人员排查问题 。
一旦响应发送完毕，Tomcat 将清理相关的资源，如关闭 I/O 流、释放线程等，以便为下一次请求做好准备 。
处理 HTTP 请求的流程
处理 HTTP 请求的流程
接下来我们深入到 Tomcat 的源码层面，详细分析上述处理过程的具体实现。在 Tomcat 中，处理 HTTP 请求的核心流程涉及多个关键组件和类，它们协同工作，确保请求能够被高效、准确地处理。
端口监听与请求接收
Tomcat 的 Connector 组件负责监听端口并接收 HTTP 请求。以高性能的 NioEndpoint 为例：
Acceptor 线程监听连接：通过
ServerSocketChannel监听端口，当客户端连接到达时，返回SocketChannel对象。连接配置：对
SocketChannel进行非阻塞模式设置、超时配置等，确保连接可用性。连接移交：通过
processSocket()方法将连接交给后续组件处理。
Socket 处理与线程分配
Socket 封装：
SocketChannel被封装为SocketWrapper，便于统一管理。线程池调度：通过
Executor线程池分配工作线程，执行SocketProcessor任务。Processor 加载：根据协议类型（如 HTTP/1.1）获取对应处理器（如
Http11Processor），处理请求数据。
请求解析与封装
Http11Processor 负责解析 HTTP 请求并封装对象：
数据解析：从
SocketWrapper读取数据，解析请求行（Method、URL、Protocol）、请求头和请求体。对象封装：将解析结果封装为
org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response对象。请求移交：通过
CoyoteAdapter将封装后的请求传递给容器层（Container）处理。
请求传递与容器匹配
CoyoteAdapter是连接Connector和Container的桥梁，它会将org.apache.coyote.Request和org.apache.coyote.Response转换为org.apache.catalina.connector.Request和org.apache.catalina.connector.Response，并将请求交给Container处理 。在这个过程中，会使用Mapper组件来匹配请求的 URL 到对应的Servlet 。
public void service(org.apache.coyote.Request req, org.apache.coyote.Response res)
throws Exception {
// 构造tomcat的request对象转servlet的request对象
...
// 内部会调用下面的方法，匹配到当前url对应的host、context、wrapper
// connector.getService().getMapper().map(serverName, decodedURI, version, request.getMappingData());
postParseSuccess = postParseRequest(req, request, res, response);
if (postParseSuccess) {
// 调用service内的容器，即StandardEngine对象，获取pipeline，执行Engine内的所有valve
connector.getService().getContainer().getPipeline().getFirst().invoke(
request, response);
}
}在postParseRequest方法中，会使用Mapper来查找与请求 URL 匹配的Context和Wrapper，并将相关信息存储在request对象的mappingData属性中 。然后，通过container.getPipeline().getFirst().invoke(request, response)方法将请求交给Engine的Pipeline进行处理 。
容器处理请求
Tomcat 的Container采用分层结构，包括Engine（引擎）、Host（虚拟主机）、Context（上下文）和Wrapper（包装器），它们按照一定的顺序处理请求 。每个Container都有一个Pipeline，Pipeline由多个Valve组成，请求会依次经过这些Valve的处理 。
getPipeline().getFirst() 获取的是第一个valve，类似StandardEngineValve这种是basic，最后一个valve。最后一个valve会调用下一个容器的pipeline。而前面的valve会调用下一个valve。
// StandardEngineValve类中的invoke方法
public final void invoke(Request request, Response response)
throws IOException, ServletException {
// 获取到对应host，在CoyoteAdapter中已经解析到mapper对象中
Host host = request.getHost();
// 获取host容器中的pipeline，执行所有的valve
host.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);
}在StandardEngineValve的invoke方法中，首先会获取与请求相关的Host，然后将请求交给Host的Pipeline进行处理 。Host的Pipeline会依次调用其Valve，最终将请求传递给Context，Context再将请求传递给Wrapper 。
Servlet 处理请求
当请求到达Wrapper时，StandardWrapperValve会负责创建Servlet实例（如果尚未创建），构建过滤器链，并调用Servlet的service方法处理请求 。
// StandardWrapperValve类中的invoke方法
public final void invoke(Request request, Response response)
throws IOException, ServletException {
// 获取到wrapper
StandardWrapper wrapper = (StandardWrapper) getContainer();
// 获取servlet实例
if (!unavailable) {
servlet = wrapper.allocate();
}
// 创建过滤器链
ApplicationFilterChain filterChain =
ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request, wrapper, servlet);
// 执行过滤器链，内部会执行所有过滤器链和servlet的service方法
filterChain.doFilter(request.getRequest(), response.getResponse());
}在invoke方法中，wrapper.allocate()会获取一个Servlet实例 。然后，通过ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request, wrapper, servlet)创建一个过滤器链，将请求和响应对象传递给过滤器链的doFilter方法，过滤器链会依次调用各个过滤器的doFilter方法，最后调用Servlet的service方法 。处理完成后，会调用wrapper.deallocate(servlet)释放Servlet实例 。
总结
通过对 Tomcat 处理 HTTP 请求流程的源码分析，我们清晰地了解到从端口监听、请求接收，到请求解析、分发以及最终响应返回的全过程。这一复杂而有序的处理机制，充分展现了 Tomcat 作为一款成熟的 Java Web 服务器，在高效处理大量并发请求方面的卓越能力。希望读者在理解这一流程后，能进一步探索 Tomcat 的更多特性和优化策略，为开发高性能的 Web 应用奠定坚实基础。
