1. Tomcat 类加载机制
在Tomcat中，分别包含以下几个加载器：
Common类加载器，用于加载Tomcat和各个Web应用共享的类Share类加载器，用于加载各个Web共享的类Server类加载器，用于加载Tomcat各个类WebApp类加载器，用于加载各个WebApp中的类
对于Tomcat来说，各个类加载器的父子关系如下：
由上图和JVM的双亲委派机制可以看出来，WebApp加载器按道理来说应该作为最底层的加载器。但是在Tomcat的默认配置中并不是这样，默认情况下webApp会首先通过JVM的类加载器加载类，如果JVM类加载器未成功加载，则直接交给WebApp加载，如果webApp依然没有加载成功，则再交给父加载器加载。
显然这样违背了双亲委派机制，Tomcat为何要这样设计呢？因为这样能够最大程度的减少其他类对webApp类的影响，比如如果某个公共类的jar包被放在了SharedClassLoader中，而某个webApp却依赖了这个jar包的更高版本，此时webApp便可能会抛出NoSuchMethodException
2. Tomcat 的线程模型
在Tomcat中，提供了4种线程IO模型：
| 描述 | |
|---|---|
| BIO | 阻塞式IO，采用传统的java IO进行操作，该模式下每个请求都会创建一个线程，适用于并发量小的场景 |
| NIO | 同步非阻塞，比传统BIO能更好的支持大并发，tomcat 8.0 后默认采用该模式 |
| APR | tomcat 以JNI形式调用http服务器的核心动态链接库来处理文件读取或网络传输操作，需要编译安装APR库 |
| AIO | 异步非阻塞，tomcat8.0后支持 |
在Tomcat中，支持的协议包含HTTP1.1,HTTP2.0以及AJP协议，因此在Tomcat中存在以上4种模型结合3种协议的处理器。
3. Tomcat的系统结构
在Tomcat中，将各个功能拆分为多个模块，各个模块的结合形式如下：
Tomcat的整体结构如下：
其中：
Server作为整个容器基础，负责整个容器的开启与关闭。Server中可以包含多个Service，Service作为一个服务，每个Service负责监控一个端口Service中 每个Service包含多个连接器（Connector）和容器以及其他组件Connector主要负责创建不同的IO模型以及接收不同的协议，比如HTTP,AJP等- 容器主要通过分级的方式对不同层级的信息处理，从上到下主要包含有：
Engine,Host,Context,Servlet
4. Tomcat 的HOME 目录和BASE目录
在Tomcat中，如果需要启动多个Tomcat实例的话，Tomcat提供了一种共享基础代码配置，对于Tomcat来说，主要分为以下几个目录：
- bin
- conf
- lib
- logs
- temp
- webapps
- work
这些文件目录中，对于bin目录和lib目录，所有的Tomcat都可以共享这个目录。可以通过catalina.home配置此目录
对于conf,logs,temp,webapps和work目录每个Tomcat实例需要单独配置一份，在配置文件中通过catalina.base进行配置。
5.Tomcat解析Url方式
Tomcat实现了Servlet的URL解析规范，在Servlet中规定Url配置方式包含以下几种：
- 精确匹配
- 路径匹配
- 扩展匹配
- 默认匹配
Tomcat在处理这些配置的时候，是逐层处理的，前面说过Tomcat的service中包含了很多容器组件，容器都是分层扩展，因此Url在解析的时候，也是直接分成进行解析。最终形成一个树结构。
Tomcat在解析Url的时候，也是首先判断Host，当Host成功匹配后，再继续查找Context，当Context成功匹配后，在继续查找Servlet
由于Servlet包含4中模糊匹配，并且在一个Context中可能存在很多个Servlet因此Tomcat使用的是数组的二分查找，这样更加有利于Servlet的模糊查找。
6.Tomcat 管理Servlet生命周期
在Servlet规范中，规定了一些生命周期，比如Servlet类中init()方法和destory()方法在整个系统中保证只调用一次，并且规定可以通过配置loadOnStartUp参数确定是在第一次请求的时候调用init()方法还是在系统启动的时候就调用init()方法
同时，在Servlet中规定，在整个系统中，保证同一个Servlet类只存在一个对象。
其实由上面的上面的规定可以看出这完全符合单例类的特点。但是在Tomcat中，并不是通过单例来实现的，首先，在Tomcat中，每个Servlet对象都被StandardWrapper所包含，在StandardWrapper初始化的时候，就会检查该Servlet的LoadOnStartUp参数是否被设置，如果没有设置，则将其标记为未初始化，如果已经设置，则将其存在TreeMap中，通过权重进行按顺序初始化。这是单例不好实现的一部分。
同时对于整个系统只存在一个相同的Servlet对象，Tomcat采用了典型的双重锁校验完成。
7.Tomcat 解析XML文件生成对应的对象
我们知道Tomcat的配置文件是xml，同时Tomcat会根据xml文件配置的内容通过反射实例化类，在Tomcat的实现中，它是借助了Degiste框架实现的，使用Degister只用在实例化Degiste的时候，配置好初始化规则，他就会自动按照规则实例化相关类，并赋值到相关对象的属性中(通过setNext)从而最终生成一个大的对象。
8. Tomcat 中的HTTP缓存功能
我们知道，在HTTP请求过程中，有些时候服务器会先返回HTTP Header，然后等Body全部写入后再返回Body，也就是说，在Tomcat存在一个缓存，当用户写入数据的时候，并不是直接就传给HTTP客户端，而是将数据先缓存起来，只有当数据量到达阈值的时候或者调用了fush()方法的时候才会真正的将数据发送给客户端，那这个缓存是如何处理的呢？
在Tomcat中，首先将OutputStream进行简单的包装，当用户需要获取OutputStream的时候，便返回这个包装类：OutPutBuffer，OutPutBUffer中便设置了缓存。当需要flush()的时候，才真正的将缓存中的数据写入到内部的outPutStream中。
9. Tomcat 的请求处理流程
前面说过Tomcat将内部server分为了好几个不同的模块，在启动的时候，Tomcat会启动连接器模块:Connector，Connector通过ProtocolHandler来处理消息，不同的协议，和IO方式对应不同的ProtocolHandler，ProtocolHandler主要分为3个模块，分别是EndPoint,Porcesser,Adapter，其中EndPoint负责配置Socket，并开始监听端口，Processer在监听到消息后，读取消息并根据消息协议(比如HTTP)进行简单的转换，并生成Request和Response，然后将两个对象交给Adapter，Adapter主要作用便是将接受的request(org.apache.coyote.Request)，response适配为容器需要的request(org.apache.catalina.connector.Request),response,然后将对象转发给Service中的容器进行后续的处理，容器由上到下分别为Engine->Host->Context->Servlet每个容器中，还可以自定义不同的业务处理，Tomcat通过责任链模式可以很方便的修改业务处理逻辑。最主要的类便是valve和pipeline.
10. Tomcat 热部署原理
我们知道Tomcat是具有热部署功能的，在Tomcat中，首先它定义了自己的ClassLoader，其次，Tomcat每次在部署JSP文件的时候，都会记录文件的修改时间的时间戳，每当经过设定时间后（intmodificationTestInterval），Tomcat都会检测JSP文件当前的最后一次修改的时间戳，当时间戳不相同的时候，便重新加载JSP文件。
11. Tomcat 后台定时管理
在Tomcat中，存在很多后台定时任务，比如扫描 JSP,查看Session是否过期等，最开始Tomcat为每个任务都单独的设置了一个定时线程，后来发现这样比较耗费性能，后来通过监听者模式修改成了整个系统共用一个定时任务，其他定时任务只用监听这个系统，当触发了指定的时间后，自己启动线程执行任务即可。
