Tomcat 服务器详解

Tomcat启动分析

1 - Tomcat Server的组成部分
1.1 - Server
A Server element represents the entire Catalina servlet container. (Singleton)
1.2 - Service
A Service element represents the combination of one or more Connector components that share a single Engine
Service是这样一个集合：它由一个或者多个Connector组成，以及一个Engine，负责处理所有Connector所获得的客户请求
1.3 - Connector
一个Connector将在某个指定端口上侦听客户请求，并将获得的请求交给Engine来处理，从Engine处获得回应并返回客户
TOMCAT有两个典型的Connector，一个直接侦听来自browser的http请求，一个侦听来自其它WebServer的请求
Coyote Http/1.1 Connector 在端口8080处侦听来自客户browser的http请求
Coyote JK2 Connector 在端口8009处侦听来自其它WebServer(Apache)的servlet/jsp代理请求
1.4 - Engine
The Engine element represents the entire request processing machinery associated with a particular Service
It receives and processes all requests from one or more Connectors
and returns the completed response to the Connector for ultimate transmission back to the client
Engine下可以配置多个虚拟主机Virtual Host，每个虚拟主机都有一个域名
当Engine获得一个请求时，它把该请求匹配到某个Host上，然后把该请求交给该Host来处理
Engine有一个默认虚拟主机，当请求无法匹配到任何一个Host上的时候，将交给该默认Host来处理
1.5 - Host
代表一个Virtual Host，虚拟主机，每个虚拟主机和某个网络域名Domain Name相匹配
每个虚拟主机下都可以部署(deploy)一个或者多个Web App，每个Web App对应于一个Context，有一个Context path
当Host获得一个请求时，将把该请求匹配到某个Context上，然后把该请求交给该Context来处理
匹配的方法是“最长匹配”，所以一个path==""的Context将成为该Host的默认Context
所有无法和其它Context的路径名匹配的请求都将最终和该默认Context匹配
1.6 - Context
一个Context对应于一个Web Application，一个Web Application由一个或者多个Servlet组成
Context在创建的时候将根据配置文件$CATALINA_HOME/conf/web.xml和$WEBAPP_HOME/WEB-INF/web.xml载入Servlet类
当Context获得请求时，将在自己的映射表(mapping table)中寻找相匹配的Servlet类
如果找到，则执行该类，获得请求的回应，并返回
2 - Tomcat Server的结构图

3 - 配置文件$CATALINA_HOME/conf/server.xml的说明
该文件描述了如何启动Tomcat Server


<!-- 启动Server
     在端口8005处等待关闭命令
     如果接受到"SHUTDOWN"字符串则关闭服务器
     -->

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN" debug="0">


  <!-- Listener ???
       目前没有看到这里
       -->

  <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.ServerLifecycleListener" debug="0"/>
  <Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" debug="0"/>


  <!-- Global JNDI resources ???
       目前没有看到这里，先略去
       -->

  <GlobalNamingResources>
    ... ... ... ...
  </GlobalNamingResources>


  <!-- Tomcat的Standalone Service
       Service是一组Connector的集合
       它们共用一个Engine来处理所有Connector收到的请求
       -->

  <Service name="Tomcat-Standalone">


    <!-- Coyote HTTP/1.1 Connector
         className : 该Connector的实现类是org.apache.coyote.tomcat4.CoyoteConnector
         port : 在端口号8080处侦听来自客户browser的HTTP1.1请求
         minProcessors : 该Connector先创建5个线程等待客户请求，每个请求由一个线程负责
         maxProcessors : 当现有的线程不够服务客户请求时，若线程总数不足75个，则创建新线程来处理请求
         acceptCount : 当现有线程已经达到最大数75时，为客户请求排队
                       当队列中请求数超过100时，后来的请求返回Connection refused错误
         redirectport : 当客户请求是https时，把该请求转发到端口8443去
         其它属性略
         -->

    <Connector className="org.apache.coyote.tomcat4.CoyoteConnector"
               port="8080"
               minProcessors="5" maxProcessors="75" acceptCount="100"
               enableLookups="true"
               redirectPort="8443"
               debug="0"
               connectionTimeout="20000"
               useURIValidationHack="false"
               disableUploadTimeout="true" />


    <!-- Engine用来处理Connector收到的Http请求
         它将匹配请求和自己的虚拟主机，并把请求转交给对应的Host来处理
         默认虚拟主机是localhost
         -->

    <Engine name="Standalone" defaultHost="localhost" debug="0">
   

      <!-- 日志类，目前没有看到，略去先 -->

      <Logger className="org.apache.catalina.logger.FileLogger" .../>

      <!-- Realm，目前没有看到，略去先 -->

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


      <!-- 虚拟主机localhost
           appBase : 该虚拟主机的根目录是webapps/
           它将匹配请求和自己的Context的路径，并把请求转交给对应的Context来处理
           -->

      <Host name="localhost" debug="0" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
     

        <!-- 日志类，目前没有看到，略去先 -->

        <Logger className="org.apache.catalina.logger.FileLogger" .../>
     

        <!-- Context，对应于一个Web App
             path : 该Context的路径名是""，故该Context是该Host的默认Context
             docBase : 该Context的根目录是webapps/mycontext/
             -->

        <Context path="" docBase="mycontext" debug="0"/>
       

        <!-- 另外一个Context，路径名是/wsota -->

        <Context path="/wsota" docBase="wsotaProject" debug="0"/>
            
       
      </Host>
     
    </Engine>

  </Service>

</Server>


<!----------------------------------------------------------------------------------------------->

4 - Context的部署配置文件web.xml的说明
一个Context对应于一个Web App，每个Web App是由一个或者多个servlet组成的
当一个Web App被初始化的时候，它将用自己的ClassLoader对象载入“部署配置文件web.xml”中定义的每个servlet类
它首先载入在$CATALINA_HOME/conf/web.xml中部署的servlet类
然后载入在自己的Web App根目录下的WEB-INF/web.xml中部署的servlet类
web.xml文件有两部分：servlet类定义和servlet映射定义
每个被载入的servlet类都有一个名字，且被填入该Context的映射表(mapping table)中，和某种URL PATTERN对应
当该Context获得请求时，将查询mapping table，找到被请求的servlet，并执行以获得请求回应
分析一下所有的Context共享的web.xml文件，在其中定义的servlet被所有的Web App载入

<!----------------------------------------------------------------------------------------------->


<web-app>


  <!-- 概述：
       该文件是所有的WEB APP共用的部署配置文件，
       每当一个WEB APP被DEPLOY，该文件都将先被处理，然后才是WEB APP自己的/WEB-INF/web.xml
       -->



  <!--  +-------------------------+  -->
  <!--  |    servlet类定义部分    |  -->
  <!--  +-------------------------+  -->

 

  <!-- DefaultServlet
       当用户的HTTP请求无法匹配任何一个servlet的时候，该servlet被执行
       URL PATTERN MAPPING : /
       -->

    <servlet>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <servlet-class>
          org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet
        </servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>debug</param-name>
            <param-value>0</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>listings</param-name>
            <param-value>true</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>


  <!-- InvokerServlet
       处理一个WEB APP中的匿名servlet
       当一个servlet被编写并编译放入/WEB-INF/classes/中，却没有在/WEB-INF/web.xml中定义的时候
       该servlet被调用，把匿名servlet映射成/servlet/ClassName的形式
       URL PATTERN MAPPING : /servlet/*
       -->

    <servlet>
        <servlet-name>invoker</servlet-name>
        <servlet-class>
          org.apache.catalina.servlets.InvokerServlet
        </servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>debug</param-name>
            <param-value>0</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>2</load-on-startup>
    </servlet>


  <!-- JspServlet
       当请求的是一个JSP页面的时候（*.jsp）该servlet被调用
       它是一个JSP编译器，将请求的JSP页面编译成为servlet再执行
       URL PATTERN MAPPING : *.jsp
       -->

    <servlet>
        <servlet-name>jsp</servlet-name>
        <servlet-class>org.apache.jasper.servlet.JspServlet</servlet-class>
        <init-param>
            <param-name>logVerbosityLevel</param-name>
            <param-value>WARNING</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>3</load-on-startup>
    </servlet>



  <!--  +---------------------------+  -->
  <!--  |    servlet映射定义部分    |  -->
  <!--  +---------------------------+  -->

   
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
    </servlet-mapping>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>invoker</servlet-name>
        <url-pattern>/servlet/*</url-pattern>
    </servlet-mapping>

    <servlet-mapping>
        <servlet-name>jsp</servlet-name>
        <url-pattern>*.jsp</url-pattern>
    </servlet-mapping>


  <!--  +------------------------+  -->
  <!--  |    其它部分，略去先    |  -->
  <!--  +------------------------+  -->

    ... ... ... ...

</web-app>


<!----------------------------------------------------------------------------------------------->

5 - Tomcat Server处理一个http请求的过程
假设来自客户的请求为：
http://localhost:8080/wsota/wsota_index.jsp
1) 请求被发送到本机端口8080，被在那里侦听的Coyote HTTP/1.1 Connector获得
2) Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待来自Engine的回应
3) Engine获得请求localhost/wsota/wsota_index.jsp，匹配它所拥有的所有虚拟主机Host
4) Engine匹配到名为localhost的Host（即使匹配不到也把请求交给该Host处理，因为该Host被定义为该Engine的默认主机）
5) localhost Host获得请求/wsota/wsota_index.jsp，匹配它所拥有的所有Context
6) Host匹配到路径为/wsota的Context（如果匹配不到就把该请求交给路径名为""的Context去处理）
7) path="/wsota"的Context获得请求/wsota_index.jsp，在它的mapping table中寻找对应的servlet
8) Context匹配到URL PATTERN为*.jsp的servlet，对应于JspServlet类
9) 构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet或doPost方法
10)Context把执行完了之后的HttpServletResponse对象返回给Host
11)Host把HttpServletResponse对象返回给Engine
12)Engine把HttpServletResponse对象返回给Connector
13)Connector把HttpServletResponse对象返回给客户browser

一、Tomcat背景
　　自从JSP发布之后，推出了各式各样的JSP引擎。Apache Group在完成GNUJSP1.0的开发以后，开始考虑在SUN的JSWDK基础上开发一个可以直接提供Web服务的JSP服务器，当然同时也支持Servlet, 这样Tomcat就诞生了。Tomcat是jakarta项目中的一个重要的子项目，其被JavaWorld杂志的编辑选为2001年度最具创新的java产品，同时它又是sun公司官方推荐的servlet和jsp容器，因此其越来越多的受到软件公司和开发人员的喜爱。servlet和jsp的最新规范都可以在tomcat的新版本中得到实现。其次，Tomcat是完全免费的软件，任何人都可以从互联网上自由地下载。Tomcat与Apache的组合相当完美。

二、Tomcat目录
tomcat
|---bin Tomcat：存放启动和关闭tomcat脚本；
|---conf Tomcat：存放不同的配置文件（server.xml和web.xml）；
|---doc：存放Tomcat文档；
|---lib/japser/common：存放Tomcat运行需要的库文件（JARS）；
|---logs：存放Tomcat执行时的LOG文件；
|---src：存放Tomcat的源代码；
|---webapps：Tomcat的主要Web发布目录（包括应用程序示例）；
|---work：存放jsp编译后产生的class文件；


三、Tomcat类加载
    Bootstrap($JAVA_HOME/jre/lib/ext/*.jar)
System($CLASSPATH/*.class和指定的jar)
Common($CATALINA_HOME/common 下的classes,lib,endores三个子目录)
Catalina ($CATALINA_HOME/server/下的classes和lib目录仅对Tomcat可见)
&Shared($CATALINA_HOME/shared/下的classes和lib目录以及$CATALINA_HOME/lib目录)仅对Web应用程序可见,对Tomcat不可见WebApp($WEBAPP/Web-INF/*仅对该WEB应用可见classes/*.class lib/*.jar)


加载类和资源的顺序为：
1、/Web-INF/classes
2、/Web-INF/lib/*.jar
3、Bootstrap
4、System
5、$CATALINA_HOME/common/classes
6、$CATALINA_HOME/common/endores/*.jar
7、$CATALINA_HOME/common/lib/*.jar
8、$CATALINA_HOME/shared/classes
9、$CATALINA_HOME/shared/lib/*.jar

四、server.xml配置简介：
下面讲述这个文件中的基本配置信息，更具体的配置信息请参考tomcat的文档：
    server:
          1、port 指定一个端口，这个端口负责监听关闭tomcat的请求
          2、shutdown 指定向端口发送的命令字符串
    service:
          1、name 指定service的名字
    Connector (表示客户端和service之间的连接)：
          1、port 指定服务器端要创建的端口号，并在这个断口监听来自客户端的请求
          2、minProcessors 服务器启动时创建的处理请求的线程数
          3、maxProcessors 最大可以创建的处理请求的线程数
          4、enableLookups 如果为true，则可以通过调用request.getRemoteHost()进行DNS查
询来得到远程客户端的实际主机名，若为false则不进行DNS查询，而是返回其ip
地址
          5、redirectPort 指定服务器正在处理http请求时收到了一个SSL传输请求后重定向的
端口号
          6、acceptCount 指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理
队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理
          7、connectionTimeout 指定超时的时间数(以毫秒为单位)
    Engine (表示指定service中的请求处理机，接收和处理来自Connector的请求)：
          1、defaultHost 指定缺省的处理请求的主机名，它至少与其中的一个host元素的name
属性值是一样的
    Context (表示一个web应用程序)：
          1、docBase 应用程序的路径或者是WAR文件存放的路径
          2、path 表示此web应用程序的url的前缀，这样请求的url为
http://localhost:8080/path/****
          3、reloadable 这个属性非常重要，如果为true，则tomcat会自动检测应用程序的
/WEB-INF/lib 和/WEB-INF/classes目录的变化，自动装载新的应用程序，我们可
以在不重起tomcat的情况下改变应用程序
    host (表示一个虚拟主机)：
          1、name 指定主机名
          2、appBase 应用程序基本目录，即存放应用程序的目录
          3、unpackWARs 如果为true，则tomcat会自动将WAR文件解压，否则不解压，直接
从WAR文件中运行应用程序
    Logger (表示日志，调试和错误信息)：
          1、className 指定logger使用的类名，此类必须实现org.apache.catalina.Logger 接口
          2、prefix 指定log文件的前缀
          3、suffix 指定log文件的后缀
          4、timestamp 如果为true，则log文件名中要加入时间，如下
例:localhost_log.2001-10-04.txt
   Realm (表示存放用户名，密码及role的数据库)：
          1、className 指定Realm使用的类名，此类必须实现org.apache.catalina.Realm接口
   Valve (功能与Logger差不多，其prefix和suffix属性解释和Logger 中的一样)：
          1、className 指定Valve使用的类名，如用org.apache.catalina.valves.AccessLogValve
类可以记录应用程序的访问信息
    directory（指定log文件存放的位置）：
    1、pattern 有两个值，common方式记录远程主机名或ip地址，用户名，日期，第一行
请求的字符串，HTTP响应代码，发送的字节数。combined方式比common方式记
录的值更多

五、web.xml配置简介：
1、默认(欢迎)文件的设置
 在tomcat4\conf\web.xml中，<welcome-file-list>与IIS中的默认文件意思相同。
 <welcome-file-list>
 <welcome-file>index.html</welcome-file>
 <welcome-file>index.htm</welcome-file>
 <welcome-file>index.jsp</welcome-file>
 </welcome-file-list>

2、报错文件的设置
<error-page>
<error-code>404</error-code>
<location>/notFileFound.jsp</location>
</error-page>
<error-page>
<exception-type>java.lang.NullPointerException</exception-type>
<location>/null.jsp</location>
</error-page>
如果某文件资源没有找到，服务器要报404错误，按上述配置则会调用\webapps\ROOT\notFileFound.jsp。
如果执行的某个JSP文件产生NullPointException ，则会调用\webapps\ROOT\null.jsp

3、会话超时的设置
设置session 的过期时间，单位是分钟；
<session-config>
<session-timeout>30</session-timeout>
</session-config>

4、过滤器的设置
<filter>
<filter-name>FilterSource</filter-name>
<filter-class>project4. FilterSource </filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>FilterSource</filter-name>
<url-pattern>/WwwServlet</url-pattern>
(<url-pattern>/haha/*</url-pattern>)
</filter-mapping>

过滤：
1) 身份验证的过滤Authentication Filters
2) 日志和审核的过滤Logging and Auditing Filters
3) 图片转化的过滤Image conversion Filters
4) 数据压缩的过滤Data compression Filters
5) 加密过滤Encryption Filters
6) Tokenizing Filters
7) 资源访问事件触发的过滤Filters that trigger resource access events XSL/T 过滤XSL/T filters
9) 内容类型的过滤Mime-type chain Filter 注意监听器的顺序，如：先安全过滤，然后资源，
然后内容类型等，这个顺序可以自己定。

六、管理
    1、用户配置
      在进行具体Tomcat管理之前，先给tomcat添加一个用户，使这个用户有权限来进行管理。
      打开conf目录下的tomcat-users.xml文件，在相应的位置添加下面一行：
    <user name="user" password="user" roles="standard,manager"/>
    然后重起tomcat，在浏览器中输入http://localhost:8080/manager/，会弹出对话框，输入上面的用户
名和密码即可。

    2、应用程序列表
      在浏览器中输入http://localhost:8080/manager/list，浏览器将会显示如下的信息：
    OK - Listed applications for virtual host localhost
    /ex:running:1
    /examples:running:1
    /webdav:running:0
    /tomcat-docs:running:0
    /manager:running:0
    /:running:0
     上面显示的信息分别为：应用程序的路径、当前状态、连接这个程序的session数

   3、重新装载应用程序
      在浏览器中输入 http://localhost:8080/manager/reload?path=/examples，浏览器显示如下：
    OK - Reloaded application at context path /examples   
这表示example应用程序装载成功，如果我们将server.xml的Context元素的reloadable属性设为true，则没必要利用这种方式重新装载应用程序，因为tomcat会自动装载。

4、显示session信息
    在浏览器中输入http://localhost:8080/manager/sessions?path=/examples，浏览器显示如下：
    OK - Session information for application at context path /examples Default maximum session inactive
interval 30 minutes

5、启动和关闭应用程序
   在浏览器中输入http://localhost:8080/manager/start?path=/examples和
http://localhost:8080/manager/stop?path=/examples分别启动和关闭examples应用程序。