Tomcat

什么是Tomcat

Tomcat是一款开源轻量级Web应用服务器,是一款优秀的Servlet容器实现。

Servlet（Server Applet）是Java Servlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，主要功能在于交互式地浏览和生成数据，生成动态Web内容。

Servlet严格来讲是指Java语言实现的一个接口，一般情况下我们说的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类。

实例化并调用init()方法初始化该 Servlet，一般 Servlet 只初始化一次(只有一个对象)
service()（根据请求方法不同调用doGet() 或者 doPost()，此外还有doHead()、doPut()、doTrace()、doDelete()、doOptions()、destroy())。
当 Server 不再需要 Servlet 时（一般当 Server 关闭时），Server 调用 Servlet 的 destroy() 方法。

典型的Servlet的处理流程

1.第一个到达服务器的 HTTP 请求被委派到 Servlet 容器。

2.Servlet 容器在调用 service() 方法之前加载 Servlet。

3.然后 Servlet 容器处理由多个线程产生的多个请求，每个线程执行一个单一的 Servlet 实例的 service() 方法。

Tomcat版本介绍

Servlet2.X：项目目录结构必须要有WEB-INF，web.xml等文件夹和文件，在web.xml中配置servlet,filter,listener，以web.xml为java web项目的统一入口

servlet 3.x规范：项目中可以不需要WEB-INF，web.xml等文件夹和文件，在没有web.xml文件的情况下，通过注解实现servlet，filter, listener的声明，当使用注解时，容器自动进行扫描。

同时Tomcat8.5进行了大量的代码重构，对比与7.0的版本，也符合Tomcat未来的代码架构体系。但是Tomcat的核心和主体架构还是一直保持这样的。

8.5版本特点

支持Servlet3.1

默认采用NIO，移除BIO

支持NIO2(AIO)

支持HTTP/2协议

默认采用异步日志处理

为什么要讲8.5的版本，首先这个版本比较新，因为太老的版本比如6.0的版本Servlet不支持3所以会导致部署SpringBoot等项目有问题，同时这个版本是在9.0出现以后发布的一个中间版本，主体架构延续8.0，同时又实现了部分9.0的新特性。

Tomcat启动

Tomcat下载地址:

https://tomcat.apache.org/download-80.cgi

一般启动

startup.bat/sh

启动成功的日志信息如下：

启动成功可以访问到的Tomcat首页

http://localhost:8080/

为什么有这个默认首页：Tomcat“买一送一”的思想。默认Tomcat启动后加载webapps中的项目

IDE中启动

一个Sprei项目配置和打包

IDE中启动成功后的只有项目的访问，没有首页的显示的

嵌入式启动

SpringBoot中一个main方法嵌入式启动Tomcat

Debug启动

在项目发布后，我们有时候需要对基于生产环境部署的应用进行调试，以解决在开发环境无法重现的BUG。这时我们就需要用到应用服务器的远程调试功能，这个主要是基于JDK提供的JPDA（Java Platform Debugger Architecture,Java平台调试体系结构）。不过一般情况下用不到，这里简单讲一讲。

使用DeBug启动可以对基于生产环境部署的应用进行调试，以解决在开发环境无法重现的BUG。

使用IDEA远程部署tomcat和调试

1.在catalina.sh文件中加入以下的配置

内容：

CATALINA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote

-Dcom.sun.management.jmxremote.port=1099

-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false

-Djava.rmi.server.hostname=192.168.19.200

-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=15833,suspend=n,server=y"export CATALINA_OPTS

以上端口可以随意改动，但是必要的是后续的设置必须保持一致，并且务必保证端口没有被占用，这些设置的端口在防火墙中是开放状态；
其中1099的是tomcat远程部署连接端口；
15833 是远程调试的端口；
192.168.19.200是远程的服务器的Ip。

2.在Linux上启动tomcat,使用命令启动

./bin/catalina.sh run &

debug启动测试

这样就能够成功远程部署并且调试了。

使用的技巧：

容易出现的问题

如果远程没有连接上，两个端口被占用或者防火墙屏蔽。除了JMX server指定的监听端口号外，JMXserver还会监听一到两个随机端口号，这个如果防火墙关闭了的话就不用考虑，如果使用了防火墙，还需要查看它监听的端口。
账号的相应的读写权限一定要有；

Tomcat项目部署及目录结构

项目部署

隐式部署

直接丢文件夹、war、jar到webapps目录，tomcat会根据文件夹名称自动生成虚拟路径，简单，但是需要重启Tomcat服务器，包括要修改端口和访问路径的也需要重启。

显式部署

添加context元素

server.xml中的Host加入一个Context（指定路径和文件地址），例如：

即/comet 这个虚拟路径映射到了D:work_tomcat ef-comet目录下(war会解压成文件)，修改完servler.xml需要重启tomcat 服务器。

创建xml文件

在conf/Catalina/localhost中创建xml文件，访问路径为文件名，例如：

在localhost目录下新建demo.xml，内容为：

不需要写path，虚拟目录就是文件名demo，path默认为/demo，添加demo.xml不需要重启 tomcat服务器。

三种方式比较：

隐式部署：可以很快部署,需要人手动移动Web应用到webapps下，在实际操作中不是很人性化

添加context元素 : 配置速度快,需要配置两个路径，如果path为空字符串，则为缺省配置,每次修改server.xml文件后都要重新启动Tomcat服务器，重新部署.

创建xml文件:服务器后台会自动部署，修改一次后台部署一次，不用重复启动Tomcat服务器,该方式显得更为智能化。

目录结构：

Bin执行脚本目录

startup文件，主要是检查catalina.bat/sh 执行所需环境，并调用catalina.bat 批处理文件。启动tomcat。

catalina文件，真正启动Tomcat文件，可以在里面设置jvm参数。

shutdown文件，关闭Tomcat

脚本version.sh、startup.sh、shutdown.sh、configtest.sh都是对catalina.sh的包装，内容大同小异，差异在于功能介绍和调用catalina.sh时的参数不同。

Version：查看当前tomcat的版本号，

Configtest：校验tomcat配置文件server.xml的格式、内容等是否合法、正确。

Service：安装tomcat服务，可用net start tomcat 启动

web.xml

Tomcat中所有应用默认的部署描述文件，主要定义了基础的Servlet和MIME映射(mime-mapping 文件类型，其实就是Tomcat处理的文件类型),如果部署的应用中不包含Web.xml，那么Tomcat将使用此文件初始化部署描述，反之，Tomcat会在启动时将默认描述与定义描述配置进行合并。

加载一些tomcat内置的servlet

DefaultServlet默认的,加载静态文件 html,js,jpg等静态文件。

JspServlet专门处理jsp。

context.xml

用于自定义所有Web应用均需要加载的Context配置，如果Web应用指定了自己的context.xml，那么该文件的配置将被覆盖。

context.xml与server.xml中配置context的区别

server.xml是不可动态重加载的资源，服务器一旦启动了以后，要修改这个文件，就得重启服务器才能重新加载。而context.xml文件则不然，tomcat服务器会定时去扫描这个文件。一旦发现文件被修改（时间戳改变了），就会自动重新加载这个文件，而不需要重启服务器。

catalina.policy

权限相关 Permission ，Tomcat是跑在jvm上的，所以有些默认的权限

tomcat-users.xml

配置Tomcat的server的manager信息

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<tomcat-users xmlns="http://tomcat.apache.org/xml"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://tomcat.apache.org/xml tomcat-users.xsd"

version="1.0">

</tomcat-users>

logging.properties

设置tomcat日志

控制输出不输出内容到文件，不能阻止生成文件，阻止声文件可用注释掉

webapps目录

存放web项目的目录，其中每个文件夹都是一个项目；如果这个目录下已经存在了目录，那么都是tomcat自带的。项目。其中ROOT是一个特殊的项目，在地址栏中没有给出项目目录时，对应的就是ROOT项目。http://localhost:8080/examples，进入示例项目。其中examples就是项目名，即文件夹的名字。

lib目录

Tomcat的类库，里面是一大堆jar文件。如果需要添加Tomcat依赖的jar文件，可以把它放到这个目录中，当然也可以把应用依赖的jar文件放到这个目录中，这个目录中的jar所有项目都可以共享之，但这样你的应用放到其他Tomcat下时就不能再共享这个目录下的Jar包了，所以建议只把Tomcat需要的Jar包放到这个目录下；

work目录

运行时生成的文件，最终运行的文件都在这里。通过webapps中的项目生成的！可以把这个目录下的内容删除，再次运行时会生再次生成work目录。当客户端用户访问一个JSP文件时，Tomcat会通过JSP生成Java文件，然后再编译Java文件生成class文件，生成的java和class文件都会存放到这个目录下。

temp目录

存放Tomcat的临时文件，这个目录下的东西可以在停止Tomcat后删除！

logs目录

这个目录中都是日志文件，记录了Tomcat启动和关闭的信息，如果启动Tomcat时有错误，那么异常也会记录在日志文件中

localhost-xxx.log Web应用的内部程序日志，建议保留

catalina-xxx.log 控制台日志

host-manager.xxx.log Tomcat管理页面中的host-manager的操作日志，建议关闭

localhost_access_log_xxx.log 用户请求Tomcat的访问日志（这个文件在conf/server.xml里配置），建议关闭

Conf 配置文件目录

server.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!-- Server代表一个 Tomcat 实例。可以包含一个或多个 Services，其中每个Service都有自己的Engines和Connectors。

port="8005"指定一个端口，这个端口负责监听关闭tomcat的请求

-->

<Resource name="UserDatabase" auth="Container"

type="org.apache.catalina.UserDatabase"

description="User database that can be updated and saved"

factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"

pathname="conf/tomcat-users.xml" />

</GlobalNamingResources>

<!--

每个Service可以有一个或多个连接器<Connector>元素，

第一个Connector元素定义了一个HTTP Connector,它通过8080端口接收HTTP请求;第二个Connector元素定

义了一个JD Connector,它通过8009端口接收由其它服务器转发过来的请求.

-->

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"

connectionTimeout="20000"

redirectPort="8443" />

<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"

resourceName="UserDatabase"/>

</Realm>

<Host name="localhost" appBase="webapps"

unpackWARs="true" autoDeploy="true">

<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"

prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"

pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />

</Host>

<Host name="www.hzg.com" appBase="webapps"

unpackWARs="true" autoDeploy="true">

<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"

prefix="hzg_access_log" suffix=".txt"

pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />

</Host>

</Engine>

</Service>

</Server>

server.xml中日志的patter解释

有效的日志格式模式可以参见下面内容，如下字符串，其对应的信息由指定的响应内容取代：
％a - 远程IP地址
％A - 本地IP地址
％b - 发送的字节数，不包括HTTP头，或“ - ”如果没有发送字节
％B - 发送的字节数，不包括HTTP头
％h - 远程主机名
％H - 请求协议
％l (小写的L)- 远程逻辑从identd的用户名（总是返回' - '）
％m - 请求方法
％p - 本地端口
％q - 查询字符串（在前面加上一个“？”如果它存在，否则是一个空字符串
％r - 第一行的要求
％s - 响应的HTTP状态代码
％S - 用户会话ID
％t - 日期和时间，在通用日志格式
％u - 远程用户身份验证
％U - 请求的URL路径
％v - 本地服务器名
％D - 处理请求的时间（以毫秒为单位）
％T - 处理请求的时间（以秒为单位）
％I （大写的i） - 当前请求的线程名称

Tomcat组件及架构

Server

Server是最顶级的组件，它代表Tomcat的运行实例，它掌管着整个Tomcat的生死大权；

提供了监听器机制，用于在Tomcat整个生命周期中对不同时间进行处理
提供Tomcat容器全局的命名资源实现，JNDI
监听某个端口以接受SHUTDOWN命令，用于关闭Tomcat

Service

一个概念，一个Service维护多个Connector和一个Container

Connector组件

链接器：监听转换Socket请求，将请求交给Container处理，支持不同协议以及不同的I/O方式

Container

表示能够执行客户端请求并返回响应的一类对象，其中有不同级别的容器：Engine、Host、Context、Wrapper

Engine

整个Servler引擎，最高级的容器对象

Host

表示Servlet引擎中的虚拟机，主要与域名有关，一个服务器有多个域名是可以使用多个Host

Context

用于表示ServletContext,一个ServletContext表示一个独立的Web应用

Wrapper

用于表示Web应用中定义的Servlet

Executor

Tomcat组件间可以共享的线程池

Tomcat的核心组件

解耦：网络协议与容器的解耦。

Connector链接器封装了底层的网络请求(Socket请求及相应处理),提供了统一的接口，使Container容器与具体的请求协议以及I/O方式解耦。

Connector将Socket输入转换成Request对象，交给Container容器进行处理，处理请求后，Container通过Connector提供的Response对象将结果写入输出流。

因为无论是Request对象还是Response对象都没有实现Servlet规范对应的接口，Container会将它们进一步分装成ServletRequest和ServletResponse.

Tomcat中的Connector

三种传输协议

1、HTTP:HTTP/1.1协议

2、AJP协议:主要与Apache HTTP Server集成

3、HTTP2:HTTP/2.0协议，下一代HTTP协议

三种I/O方式

NIO:采用JDK的NIO类库实现

NIO2(AIO):采用JDK1.7的NIO2类库实现

APR:采用APR(Apache可移植运行库)

如何选择协议及I/0方式

Tomcat的链接器

AJP主要是用于Web服务器与Tomcat服务器集成，AJP采用二进制传输可读性文本，使用保持持久性的TCP链接，使得AJP占用更少的带宽，并且链接开销要小得多，但是由于AJP采用持久化链接，因此有效的连接数较HTTP要更多。

HTTP2.0目前市场不成熟。

对于I/0选择，要根据业务场景来定，一般高并发场景下，APR和NIO2的性能要优于NIO和BIO，（linux操作系统支持的NIO2由于是一个假的，并没有真正实现AIO，所以一般linux上推荐使用NIO，如果是APR的话，需要安装APR库，而Windows上默认安装了），所以在8.5的版本中默认是NIO。