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a01ad0130b
commit
4597816ccc
@ -1,5 +1,6 @@
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# JVM 性能监控之可视化工具
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<a href="#一简介">一、简介</a><br/>
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<a href="#二JConsole">二、JConsole</a><br/>
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<a href="#21-简介">2.1 简介</a><br/>
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@ -13,6 +14,7 @@
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<a href="#42-使用安全凭证">4.2 使用安全凭证</a><br/>
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## 一、简介
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在 JDK 安装目录的 `bin` 文件夹下，除了提供有命令行监控工具外，还提供了几种可视化的监控工具，以方便用户直观地了解虚拟机的运行状态。常用的可视化监控工具如下：
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@ -29,11 +31,13 @@ JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于 JMX（Java M
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打开位于 bin 目录下的 `jconsole` 程序后，它会自动扫描当前主机上的所有 JVM 进程：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-start.png"/> </div>
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选中需要监控的进程后，点击连接，即可进入监控界面。监控界面包含了 *概览*、*内存*、*线程*、*类*、*VM 概要*、*MBean* 六个选项卡。其中概览界面显示的是 *内存*、*线程*、*类* 等三个选项卡界面的概览信息，如下所示：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-概览.png"/> </div>
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@ -41,7 +45,8 @@ JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于 JMX（Java M
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-内存.png"/> </div>
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@ -49,13 +54,15 @@ JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于 JMX（Java M
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-检测死锁.png"/> </div>
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点击死锁选项卡则可以看到造成死锁的线程：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-死锁.png"/> </div>
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@ -63,7 +70,8 @@ JConsole（Java Monitoring and Management Console）是一款基于 JMX（Java M
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jconsole-概要.png"/> </div>
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@ -83,7 +91,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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打开位于 bin 目录下的 `jvisualvm` 程序， 它会自动扫描当前主机上的所有 JVM 进程：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual.png"/> </div>
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@ -91,7 +100,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-监视.png"/> </div>
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@ -101,7 +111,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-堆dump.png"/> </div>
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@ -109,7 +120,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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在线程界面可以查看所有线程的状态，如果出现死锁，该界面还会进行提示：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-线程.png"/> </div>
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@ -117,7 +129,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-dump.png"/> </div>
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@ -125,7 +138,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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在 Profiler 界面，可以进行 CPU 和 内存的性能分析。要开始性能分析，需要先选择 **CPU** 或 **内存** 按钮中的一个，VisualVM 将会开始记录应用程序执行过的所有方法：如果是进行的是 CPU 执行时间分析，将会统计每个方法的执行次数、执行耗时；如果是内存分析，则会统计每个方法关联的对象数以及这些对象所占的空间。想要结束性能分析，点击停止按钮即可：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-性能分析.png"/> </div>
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@ -133,7 +147,8 @@ VisualVM（All-in-One Java Troubleshooting Tool）是 Oracle 提供的功能最
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Visual GC 面板默认是不显示的，需要通过插件进行扩展。它会实时监控虚拟机的状态，在功能上类似于 jstat 命令：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-gc.png"/> </div>
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@ -141,7 +156,8 @@ Visual GC 面板默认是不显示的，需要通过插件进行扩展。它会
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在主界面，点击 **工具 => 插件** ，可以打开插件面板。右击插件选项或者点击安装按钮即可完成对应插件的安装：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-插件安装.png"/> </div>
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@ -149,7 +165,8 @@ Visual GC 面板默认是不显示的，需要通过插件进行扩展。它会
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-插件中心.png"/> </div>
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@ -157,7 +174,8 @@ Visual GC 面板默认是不显示的，需要通过插件进行扩展。它会
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-配置插件中心.png"/> </div>
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@ -214,7 +232,8 @@ chown root:root /usr/local/jmxremote.password
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之后在使用 VisualVM 进行远程连接时，配置如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jvisual-连接远程主机.png"/> </div>
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需要注意的是这里的端口号是配置的 `Dcom.sun.management.jmxremote.port` 的值，而不是 Java 程序的端口号。连接完成后，即可查看到对应进程的监控状态。
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@ -10,6 +10,7 @@
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<a href="#七jstack">七、jstack</a><br/>
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## 一、简介
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在 JDK 安装目录的 `bin` 文件夹下，除了提供有 `javac` 、`java` 这两个常用的编译和运行工具外，还提供了一系列命令行工具用于 JVM 的性能监控和故障诊断，常用的命令如下：
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@ -64,7 +65,8 @@ jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]
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jstat -gc 9492 3s 5 # 每3s输出一次，一共输出5次
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```
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jstat_gc.png"/> </div>
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输出信息中各个参数含义分别如下：
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@ -113,7 +115,8 @@ jinfo -flags 13604
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jinfo -flag CMSInitiatingOccupancyFraction 13604
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```
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jinfo.png"/> </div>
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@ -142,7 +145,8 @@ jmap [option] <pid>
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jmap -dump:format=b,file=test.bin 3260
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```
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jmap.png"/> </div>
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@ -166,19 +170,23 @@ public class StackOverFlowTest {
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其最终会抛出 `java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space` 异常，意味着在 JVM 堆上发生了内存溢出。在程序运行期间，我们可以使用上面的 jmap 命令生成堆转储快照，并使用 jhat 命令进行分析：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jhat.png"/> </div>
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jhat 命令最终的分析结果会以网页的方式进行提供，端口为 7000，界面如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jhat_web.png"/> </div>
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jhat 分析的结果并不够直观，因此我们还可以借助第三方工具来分析堆转储快照，这里以 JProfiler 为例，该软件可以直接从[官网](https://www.ej-technologies.com/products/jprofiler/overview.htm)下载并安装，安装完成后，点击 `session` 选项卡，并使用 `Open Snapshot` 打开 jmap 命令生成的堆转储快照：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jprofiler-1.png"/> </div>
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之后程序会自动进行分析，分析结果如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jprofiler-2.png"/> </div>
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通过以上可视化的统计结果，我们就可以很快定位到导致内存溢出的原因。
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@ -242,7 +250,8 @@ jstack 8112
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输出结果如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\jstack.png"/> </div>
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从输出中结果中可以看出，出现了一个死锁，该死锁由线程 Thread-0 和 Thread-1 导致，原因是 Thread-0 锁住了对象 `<0x00000000d6d8d610>` ，并尝试获取 `<0x00000000d6d8d640>` 对象的锁；但是 Thread-0 却恰恰相反，锁住了对象 `<0x00000000d6d8d640>` ，并尝试获取 `<0x00000000d6d8d610>` 对象的锁，由此导致死锁。
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@ -14,13 +14,18 @@
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<a href="#44-FilterChain">4.4 FilterChain</a><br/>
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<a href="#五请求流程">五、请求流程</a><br/>
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<a href="#六启动流程">六、启动流程</a><br/>
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<a href="#1-startupsh--catalinash">1. startup.sh & catalina.sh</a><br/>
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<a href="#2-Bootstrap">2. Bootstrap</a><br/>
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<a href="#3-Catalina">3. Catalina</a><br/>
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<a href="#1-startupsh--catalinash">1. startup.sh & catalina.sh</a><br/>
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<a href="#2-Bootstrap">2. Bootstrap</a><br/>
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<a href="#3-Catalina">3. Catalina</a><br/>
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<a href="#七类加载器">七、类加载器</a><br/>
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<a href="#1-Web-App-Class-Loader">1. Web App Class Loader</a><br/>
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<a href="#2-Shared-Class-Loader">2. Shared Class Loader</a><br/>
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<a href="#3-Catalina-Class-Loader">3. Catalina Class Loader</a><br/>
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<a href="#4-Common-Class-Loader">4. Common Class Loader</a><br/>
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</nav>
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## 一、Tomcat 简介
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Tomcat 是目前主流的基于 Java 语言的轻量级应用服务器，它是对是 Java Servlet，JavaServer Pages（JSP），Java Expression Language（EL 表达式）和 Java WebSocket 技术的开源实现。当前 Tomcat 共有四个版本：
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@ -36,7 +41,8 @@ Tomcat 是目前主流的基于 Java 语言的轻量级应用服务器，它是
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Tomcat 的整体架构如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_架构.png"/> </div>
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+ **Server**：表示整个 Servlet 容器，在整个 Tomcat 运行环境中只有唯一一个 Server 实例。一个 Server 包含多个 Service，每个 Service 互相独立，但共享一个 JVM 以及系统类库。
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+ **Service**：一个 Service 负责维护多个 Connector 和一个 Engine。其中 Connector 负责开启 Socket 并监听客户端请求，返回响应数据；Engine 负责具体的请求处理。
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@ -54,7 +60,8 @@ Tomcat 的整体架构如下：
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连接器的主要功能是将 Socket 的输入转换为 Request 对象，并交由容器进行处理；之后再将容器处理完成的 Response 对象写到输出流。连接器的内部组件如下：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat连接器组件.png"/> </div>
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### 3.1 ProtocolHandler
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@ -79,7 +86,8 @@ EndPoint 会启动线程来监听服务器端口，并负责处理来自客户
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ProtocolHandler 通过组合不同类型的 Endpoint 和 Processor 来实现针对具体协议的处理功能。按照不同的协议（HTTP 和 AJP）和不同的 I/O 方式（NIO，NIO2，AJP）进行组合，其有以下六个具体的实现类：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_AbstractProtocol.png"/> </div>
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**4. 协议升级**
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@ -89,7 +97,8 @@ ProtocolHandler 通过组合不同类型的 Endpoint 和 Processor 来实现针
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Tomcat 设计者希望连接器是一个单独的组件，能够脱离 Servlet 规范而独立存在，以便增加其使用场景，因此 Process 对输入流封装后得到的 Request 不是一个 Servlet Request，该 Request 的全限定命名为：org.apache.coyote.Request 。因此在这里需要使用适配器模式（具体实现类是 CoyoteAdapter）将其转换为 org.apache.catalina.connector.Request，它才是标准的 ServletRequest 的实现：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_request.png"/> </div>
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### 3.3 Mapper 和 MapperListener
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@ -107,7 +116,8 @@ Tomcat 中的所有容器都实现了 Container 接口，它定义了容器共
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_container.png"/> </div>
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@ -120,7 +130,8 @@ Tomcat 之所以采用分层的结构，主要是为了更好的灵活性和可
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+ **Context**：表示一个具体的 Web 应用程序，一个虚拟主机可以包含多个 Context；
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+ **Wrapper**：是 Tomcat 对 Servlet 的包装，一个 Context 中可以有多个 Wrapper。
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_分层结构.png"/> </div>
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Tomcat 容器的分层结构在其 conf 目录下的 `server.xml` 配置文件中也有体现：
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@ -139,7 +150,8 @@ Tomcat 容器的分层结构在其 conf 目录下的 `server.xml` 配置文件
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### 4.3 Pipeline 和 Valve
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_多层容器.jpg"/> </div>
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由连接器发过来的请求会最先发送到 Engine，最终逐层传递，直至我们编写的 Servlet，这种传递主要通过 Pipeline 和 Valve 来实现。每层容器都有自己的 Pipeline，Pipeline 相当于处理管道；每个 Pipeline 中有一个 Valve 链，每个 Valve 可以看做一个独立的处理单元，用于对请求进行处理。最基础的 Valve 叫做 Basic Valve，新增的 Valve 会位于已有的 Valve 之前。Pipeline 和 Valve 的接口定义如下：
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@ -284,7 +296,8 @@ protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws
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Tomcat 整体的启动流程如下图所示：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat启动流程.png"/> </div>
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@ -306,7 +319,8 @@ Catalina 通过 Digester 解析 server.xml 来创建所有的服务组件。Dige
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Tomcat 并没有完全沿用 JVM 默认的类加载机制，为了保证 Web 应用之间的隔离性和加载的灵活性，其采用了下图所示的类加载机制：
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<div align="center"> <img src="..\pictures\tomcat_类加载器.jpg"/> </div>
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#### 1. Web App Class Loader
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