Tomcat的Socket实现：org.apache.tomcat.util.net（一）
org.apache.tomcat.util.net包的内容都与网络连接和socket有关，比较主要和常见的是JIOEndpoint这个类，前面提到Coyote连接器的时候，就有涉及到JIOEndpoint，它用于监听某个socket端口、将socket对象交给coyote，并提供基本的线程池功能。除了JIOEndpoint，还有AprEndpoint、NioEndpoint等。由于对apr和nio不熟悉，所以只研究了一下JIOEndpoint
org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint
JIOEndpoint其实和我们本科时上计算机网络或者分布式系统，做实验写的socket服务器差不多，结构也是经典的“Listen-Accept-Handle”，这里简单描述一下：JIOEndpoint使用JDK的ServerSocket类监听某个端口，有socket连接进来的时候便返回一个socket对象，交给专门的处理器。当然，具体的实现没那么简单，下面会按照socket的处理过程，详细说明其中的机理。
初始化
public void init()
throws Exception {
if (initialized)
return;
// Initialize thread count defaults for acceptor
if (acceptorThreadCount == 0) {
acceptorThreadCount = 1;
}
if (serverSocketFactory == null) {
serverSocketFactory = ServerSocketFactory.getDefault();
}
if (serverSocket == null) {
try {
if (address == null) {
serverSocket = serverSocketFactory.createSocket(port, backlog);
} else {
serverSocket = serverSocketFactory.createSocket(port, backlog, address);
}
} catch (BindException be) {
throw new BindException(be.getMessage() + ":" + port);
}
}
//if( serverTimeout >= 0 )
// serverSocket.setSoTimeout( serverTimeout );
initialized = true;
}
在这里，利用serverSocketFactory新建了一个serverSocket对象，用于监听特定的端口
启动JIOEndpoint
// Create worker collection
if (executor == null) {
workers = new WorkerStack(maxThreads);
}
// Start acceptor threads
for (int i = 0; i < acceptorThreadCount; i++) {
Thread acceptorThread = new Thread(new Acceptor(), getName() + "-Acceptor-" + i);
acceptorThread.setPriority(threadPriority);
acceptorThread.setDaemon(daemon);
acceptorThread.start();
}
这里有几个类：worker，workerStack，Acceptor。这些都是JIOEndpoint的一些内部类，下面按照处理顺序依次讲述
Acceptor内部类
Acceptor实现了Runnable接口，只有一个方法run，做的事情就是通过ServerSocket.accept方法，得到socket，然后调用JIOEndpoint的processSocket方法
protected boolean processSocket(Socket socket) {
try {
if (executor == null) {
getWorkerThread().assign(socket);
} else {
executor.execute(new SocketProcessor(socket));
}
} catch (Throwable t) {
// This means we got an OOM or similar creating a thread, or that
// the pool and its queue are full
log.error(sm.getString("endpoint.process.fail"), t);
return false;
}
return true;
}
在这里，JIOEndpoint有两种处理socket的方式：使用JDK5的executor，或者内部的worker类。executor怎么用大家可以直接翻书了，我们继续讨论第二种方法。
首先我们要通过getWorkerThread()方法，得到一个Worker对象。具体逻辑是，看看WorkerStack（存放所有worker的一个堆栈）里面有没有空余的worker，有则直接拿来用，无则看看能不能新建一个worker线程，假如不能（比如超出了最大线程数限制），则返回null，那样就只能委屈一下这个acceptor，稍微等一下了（wait()方法），直到有新的worker可用时，通过notify方法唤醒等待的acceptor
/**
* Return a new worker thread, and block while to worker is available.
*/
protected Worker getWorkerThread() {
// Allocate a new worker thread
Worker workerThread = createWorkerThread();
while (workerThread == null) {
try {
synchronized (workers) {
workers.wait();
}
} catch (InterruptedException e) {
// Ignore
}
workerThread = createWorkerThread();
}
return workerThread;
}
如下，当有worker被回收后，通知等待的acceptor
protected void recycleWorkerThread(Worker workerThread) {
synchronized (workers) {
workers.push(workerThread);
curThreadsBusy--;
workers.notify();
}
}
ok，回到前面的processSocket方法，得到worker后，通过worker.assign方法，将socket对象传递给worker
Worker内部类
Worker也实现了runnable接口，有三个方法：assign、await、start和run
所谓的start方法，就是new一个Thread对象，把worker自己传进去，我们知道这个thread就开始执行run方法了。
public void run() {
// Process requests until we receive a shutdown signal
while (running) {
// Wait for the next socket to be assigned
Socket socket = await();
if (socket == null)
continue;
// Process the request from this socket
if (!setSocketOptions(socket) || !handler.process(socket)) {
// Close socket
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
}
}
// Finish up this request
socket = null;
recycleWorkerThread(this);
}
}
run方法首先调用await方法
private synchronized Socket await() {
// Wait for the Connector to provide a new Socket
while (!available) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
// Notify the Connector that we have received this Socket
Socket socket = this.socket;
available = false;
notifyAll();
return (socket);
}
通过标记位available，如果当前的worker是“非available”的，则线程会开始等待。直到我们调用的assign方法，把一个可用的socket给worker后，才会notifyall，唤醒一个线程，进而取得assign过来的socekt
synchronized void assign(Socket socket) {
// Wait for the Processor to get the previous Socket
while (available) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
// Store the newly available Socket and notify our thread
this.socket = socket;
available = true;
notifyAll();
}
所以，assign和await方法相当于生产者和消费者方法，两者通过available进行互斥，而this.socket则相当于被竞争的资源
现在，又回到Worker.run方法。在取得socket后，通过setSocketOptions(socket)方法设置socket的相关选项（例如超时值），最后通过handler.process(socket)，终于把socket这个接力棒交给coyote了！
handler是什么？就是个简单的接口，如下：
/**
* Bare bones interface used for socket processing. Per thread data is to be
* stored in the ThreadWithAttributes extra folders, or alternately in
* thread local fields.
*/
public interface Handler {
public boolean process(Socket socket);
}
回顾一下org.apache.coyote.http11.Http11Protocol 的Http11ConnectionHandler内部类，实现的正是这个接口
