tomcat web应用分析

Tomcat 请求接收和处理流程

1. 连接接收阶段

前端发起请求后，Tomcat 中的 Acceptor 线程负责监听客户端的连接请求。一旦检测到有新的客户端连接，Acceptor 会将对应的 SocketChannel 传递给 Poller。

2. I/O 事件监听阶段

Poller 属于网络线程，其 run() 方法会不断调用 Selector 的 select() 方法。这个方法会阻塞，直到有 SocketChannel 上发生 I/O 事件。当事件发生后，Poller 会遍历 SelectionKey 集合。对于每个 SelectionKey，它会判断事件类型是可读还是可写，然后调用相应的处理方法。

3. 通道注册与任务准备阶段

register() 方法用于将新的 SocketChannel 注册到 Selector 上，并指定要监听的 I/O 事件。注册完成后，从 SelectionKey 的附件中获取 NioChannel 对象，再从 NioChannel 中获取关联的 SocketProcessorBase 对象。SocketProcessorBase 对象封装了具体的请求处理逻辑。

4. 任务处理阶段

确定 SocketProcessorBase 关注的操作（可读或可写）后，将 SocketProcessorBase 任务提交给 Executor 线程池进行处理。Executor 属于工作线程，负责执行具体的请求处理任务。

5. 线程池参数与并发控制

Tomcat 线程池的默认队列长度为无限队列。其并发主要由网络层的 Accept 控制，具体由 maxConnections 和 acceptCount 两个参数决定。当达到 maxConnections 时，Acceptor 线程会阻塞；如果超过 maxConnections 与 acceptCount 之和，操作系统会直接拒绝新的连接请求，这会导致网络连接无法建立，请求无法进入应用程序。

与 JDK 线程池的对比

JDK 线程池

JDK 线程池适用于各种需要并发处理任务的 Java 应用，如后台数据处理、定时任务执行、异步计算等。由于这些场景中的任务类型和负载情况差异较大，部分任务可能会消耗大量系统资源，因此需要谨慎控制线程数量，防止系统崩溃。JDK 线程池的工作模式是先将任务放入队列，当队列满了之后才会创建新的线程，直到达到最大线程数。

Tomcat 线程池

Tomcat 线程池主要用于 Web 服务器环境，专门处理大量的客户端 HTTP 请求。Web 请求通常具有轻量级、短暂性和突发性的特点。在这种场景下，Tomcat 线程池会优先创建线程来处理请求，当线程数达到最大线程数后，再将任务放入队列。这种策略能够更快地处理请求，从而提高用户体验。

通过以上的流程和对比，我们可以清晰地了解 Tomcat 请求接收和处理的机制，以及它与 JDK 线程池在使用场景和工作模式上的差异。

与netty的对比：

Tomcat 和 Netty 在处理网络读取和写入的线程设计上存在差异，这与它们的设计目标、应用场景以及历史发展等因素密切相关，下面详细分析 Tomcat 没有采用类似 Netty 设计的原因：

1. 设计目标与应用场景

• Tomcat
  Tomcat 最初的设计目标是作为一个 Java Servlet 容器，主要用于处理 Web 应用程序中的 HTTP 请求。Web 应用通常有大量的业务逻辑需要处理，例如数据库查询、业务规则计算等。Tomcat 将网络读取和写入交由工作线程池处理，能让业务逻辑与网络 I/O 操作在同一线程上下文中执行，方便开发者在 Servlet 中编写和管理代码，减少线程间数据传递和同步的复杂性。
• Netty
  Netty 是一个高性能的网络编程框架，其设计目标是为了构建各种高性能、可扩展的网络应用，如网络服务器、分布式系统等。这些应用对网络 I/O 性能要求极高，需要尽可能减少线程上下文切换和阻塞操作。因此，Netty 将网络读取和写入专门交给网络工作线程处理，使得网络 I/O 操作和业务逻辑处理分离，提高了网络 I/O 的并发处理能力。

2. 历史发展与兼容性

• Tomcat
  Tomcat 有着悠久的历史，早期的 Java 网络编程技术和并发模型相对简单。在设计之初，将网络 I/O 和业务处理放在同一个线程池，实现起来更加简单直接。并且，为了保持与早期 Servlet 规范和大量现有 Web 应用的兼容性，Tomcat 没有轻易改变这种架构。
• Netty
  Netty 是在 Java NIO 技术成熟之后开发的，它充分利用了 Java NIO 的特性，设计出了高效的 Reactor 模型，将网络 I/O 操作和业务逻辑分离，这种设计更符合现代高性能网络编程的需求。

3. 性能考虑

• Tomcat
  对于大多数 Web 应用来说，业务逻辑处理往往是性能瓶颈，而不是网络 I/O。将网络读取和写入交由工作线程池处理，虽然可能会增加一些线程阻塞的风险，但可以避免线程间频繁切换带来的开销。此外，Tomcat 采用了一些优化策略，如异步 I/O 和连接器优化，来提高网络 I/O 的性能。
• Netty
  Netty 处理的网络应用场景通常对网络 I/O 性能要求极高，如实时通信、游戏服务器等。将网络读取和写入交给专门的网络工作线程处理，可以让这些线程专注于网络 I/O 操作，减少线程阻塞，提高网络 I/O 的并发处理能力。

4. 编程模型与复杂度

• Tomcat
  Tomcat 的编程模型基于 Servlet 规范，开发者只需要编写简单的 Servlet 类，就可以处理 HTTP 请求。将网络 I/O 和业务处理放在同一个线程池，使得编程模型更加简单易懂，降低了开发者的学习成本。
• Netty
  Netty 的编程模型相对复杂，需要开发者深入理解 Java NIO 和 Reactor 模型。将网络 I/O 和业务逻辑分离，虽然提高了性能，但也增加了编程的复杂度，需要开发者处理更多的线程同步和数据传递问题。

综上所述，Tomcat 没有采用类似 Netty 的设计，是基于其设计目标、应用场景、历史发展、性能考虑和编程模型等多方面因素的综合考量。