Tomcat相关知识整理

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初识Servlet

  • SUN公司制定了一系列Web应用与Web服务器进行协作的标准Java接口，统称为Java Servlet API，还对Web服务器发布及运行Web应用的一些细节做了规约。SUN公司把这一系列标准Java接口和规约统称为Servlet规范。Servlet就是Web服务器与Web应用进行协作的标准接口。

  • Servlet规范把能够发布和运行JavaWeb应用的Web服务器称为Servlet容器，它的最主要的特征就是动态执行JavaWeb应用中的Servlet实现类中的程序代码。

  • Servlet是一种运行在服务器上的小插件，其最常见的用途是扩展Web服务器的功能，可作为非常安全的、可移植的、易于使用的CGI替代品。具有以下特点：

    • 提供了可被服务器动态加载并执行的程序代码，为来自客户端的请求提供相应的服务；

    • Servlet完全用Java语言编写，因此要求运行Servlet的服务器必须支持Java语言；

    • Servlet完全在服务器端运行，因此它的运行不依赖于浏览器。不管浏览器是否支持Java语言，都能请求访问服务器端的Servlet。

Tomcat

Tomcat作为运行Servlet的容器，其基本功能是负责接收和解析来自客户端的请求，同时把客户端的请求传送给相应的Servlet，并把Servlet的响应结果返回给客户端。

Tomcat组件，分为4类：

  • 顶层类元素：包括<Server>元素和<Service>元素，它们位于整个配置文件的顶层；

  • 连接器类元素：为<Connector>元素，代表介于客户端与服务器端之间的通信接口，负责将客户端的请求发送给服务器端，并将服务器的响应结果返回给客户端；

  • 容器类元素：代表处理客户端请求并生成响应结果的组件，共有四类，分别为<Engine>、<Host>、<Context>和<Cluster>元素。Engine组件为特定的Service组件处理所有客户端请求，Host组件为特定的虚拟主机处理所有的客户端请求，Context组件为特定的Web应用处理所有的客户端请求。Cluster组件负责为Tomcat集群系统进行会话复制、Context组件的属性的复制，以及集群范围内WAR文件的发布。

  • 嵌套类元素：代表可以被嵌入到容器中的组件，如<Valve>元素和<Realm>元素等。

Tomcat元素：

  • <Server>元素：代表整个Servlet容器组件，是Tomcat的顶级元素。在<Server>元素中可包含一个或多个<Service>元素；

  • <Service>元素：包含一个<Engine>元素，以及一个或多个<Connector>元素，这些<Connector>元素共享同一个<Engine>元素；

  • <Connector>元素：代表和客户端实际交互的组件，负责接收客户端请求，以及向客户端返回响应结果；

  • <Engine>元素：每个<Service>元素只能包含一个<Engine>元素。<Engine>元素处理在同一个<Service>中所有<Connector>元素接收到的客户端请求；

  • <Host>元素：在一个<Engine>元素中可以包含多个<Host>元素。每个<Host>元素定义了一个虚拟主机，它可以包含一个或多个Web应用；

  • <Context>元素：每个<Context>元素代表了运行在虚拟主机上的单个Web应用。在一个<Host>元素中可以包含多个<Context>元素。

Tomcat的工作模式：

(1)独立的Servlet容器

Tomcat作为独立的web服务器来单独运行，Servlet容器组件作为web服务器中的一部分存在，这是Tomcat的默认工作模式。 在这种模式下，Tomcat是一个独立进行的Java程序。和运行其他Java程序一样，运行Tomcat需要启动一个Java虚拟机进程，由该进程来运行Tomcat。

stand alone.png

(2)其他web服务器进程内的Servlet容器

在这种模式下，Tomcat分为web服务器插件和Servlet容器插件两部分。web服务器插件在其他web服务器进程的内部地址空间启动一个JVM，Servlet在此JVM中运行。如有客户端发出调用Servlet的请求，web服务器插件获得对此请求的控制并将它转发(JNI通信机制)给Servlet容器组件。

进程内的servlet.png

(3)其他web服务器进程外的Servlet容器

在这种模式下，Tomcat分为web服务器插件和Servlet容器组件两部分。web服务器插件在其他web服务器的外部地址空间启动一个JVM进程，Servlet容器组件再次JVM中运行。如有客户端发出调用Servlet的请求，web服务器插件获得对此请求的控制并将它转发(IPC通信机制)给Servlet容器组件。

当Tomcat作为独立的Servlet容器来运行时，可看做是能运行Java Servlet的独立web服务器。此外，Tomcat还可作为其他web服务器进程内或进程外的Servlet容器，从而与其他web服务器集成，集成的意义在于：对于不支持运行Java Servlet的其web服务器，可通过集成Tomcat来提供运行Servlet的功能。

进程外的servlet.png

Tomcat的目录结构

  • bin：存放启动和关闭Tomcat的脚本文件及所用到的类；

  • conf：存放Tomcat的各种配置文件，其中最重要的配置文件是server.xml；

  • logs：存放Tomcat的日志文件；

  • lib：存放Tomcat服务器及所有Web应用都可以访问的jar文件；

  • webapps：Web应用的默认部署目录；

  • work：Tomcat的工作目录，Tomcat在运行时把生成的一些工作文件放于此目录下。在默认情况下，Tomcat把编译JSP而生成的Servlet类文件放于此目录下；

  • tmp：临时文件目录。

NOTE：

  • Tomcat的lib子目录：存放的jar文件不仅能被Tomcat访问，还能被所有在Tomcat中发布的JavaWeb应用访问；

  • JavaWeb应用的lib子目录：存放的jar文件只能被当前JavaWeb应用访问。

NOTE：

Tomcat在加载Web应用时，会把相应的web.xml文件中的数据读入到内存中。

Context元素

主要属性：

  • path：指定访问该Web应用的URL入口，什么都不写表示根路径；

  • docBase：指定Web应用的文件路径，可以给定绝对路径，也可以给定相对于<Host>的appBase属性的相对路径。如果Web应用采用开放目录结构，则指定Web应用的根路径；如果Web应用是个war文件，则是定war文件的路径；

  • className：指定实现Context组件的Java类的名字，这个类必须实现org.apache.catalina.Context接口；

  • reloadable：如果这个属性设为true，Tomcat服务器在运行状态下会监视在WEB-INF/classes和WEB-INF/lib目录下的class文件的改动，以监视Web应用的WEB-INF/web.xml文件的改动。如果检测到有class文件或web.xml文件被更新，服务器会自动重新加载Web应用。

专有属性：

  • cachingAllowed：如果为true，表示允许启用静态资源的缓存，默认值为true；

  • cacheMaxSize：设定静态资源缓存的最大容量，默认为10m；

  • workDir：指定Web应用的工作目录，Tomcat在运行时会把与这个web应用相关的临时文件放在这个目录下；

  • uppackWar：如果设为true，表示将把Web应用的WAR文件展开为开放目录结构后再运行。如果设为false，则直接运行war文件。默认为true。

Host元素

主要属性

  • name：指定虚拟主机的名字

  • className：指定实现虚拟主机的Java类的名字，这个Java类必须实现org.apache.catalina.Host接口；

  • appBase：指定虚拟主机的目录，可以指定绝对目录，也可以指定相对于<CATALINA_HOME>的相对路径；

  • autoDeploy：如果设定为true，表示当Tomcat服务器处于运行状态时，能够检测appBase下的文件，如果有新的Web应用加进来，则会自动发布这个Web应用；

  • deployOnStart：如果此项设置为true，则表示当Tomcat启动时会自动发布appBase目录下的所有Web应用。如果web应用没有相应的context元素，那么Tomcat会提供一个默认的context组件。默认值为true。

专有属性：

  • unpackWARS：如果设置为true，表示将把appBase属性指定的目录下的web应用的war文件先展开为开放的目录结构后再运行，如果设置为false，则直接运行war文件；

  • workDir：指定虚拟主机的工作目录，Tomcat在运行时会把与这个虚拟主机的所有web应用相关的临时文件放在此目录下，默认值为<CATALINA_HOME>/work。如果<Host>元素下的一个<Context>元素也设置了workDIR属性，那么<Context>的workDir属性会覆盖<Host>元素的workDir属性；

  • deployXML：如果设置为false，那么Tomcat不会解析web应用中的用于设置context元素的META-INF/context.xml文件。默认值为true。

JavaWeb

SUN的Servlet规范对JavaWeb应用的定义：JavaWeb应用由一组Servlet/JSP、HTML文件、相关Java类，以及其他可以绑定的资源构成，它可以在由各种供应商提供的符合Servlet规范的Servlet容器中运行。

JavaWeb应用包含的内容：

  • Srvlet组件：标准Servlet接口的实现类，运行在服务器端，包含了被Servlet容器动态调用的程序代码。

  • JSP组件：包含Java程序代码的HTML文档，运行在服务器端。当客户端请求JSP文件时，Servlet容器先把它翻译成Servlet类，然后动态调用它的程序代码。

  • 相关的Java类：开发人员自定义的与Web应用相关的Java类。

  • 静态文档：存放在存放在服务器端的文件系统中，如HTML文件、图片文件等。当客户端请求访问这些文件时，Servlet容器先从本地文件系统中读取这些文件的数据，再把它发送到客户端。

  • web.xml文件：JavaWeb应用的配置文件，采用XML格式。该文件必须位于Web应用的WEB-INF目录下。

Servlet规范规定：JavaWeb应用必须采用固定的目录结构，即每种类型的组件在web应用中都有固定的存放目录。

JavaWeb应用的目录结构，以helloapp为例

  • /helloapp：此Web应用的根目录，所有的JSP和HTML文件都存放于此目录或用户自定义的子目录下(WEB-INF子目录除外)；

  • /helloapp/WEB-INF：存放此Web应用的配置文件web.xml；

  • /helloapp/WEB-INF/classes：存放各种.class文件，Servlet类的.class文件也存放于此目录下；

  • /helloapp/WEB-INF/lib：存放此Web应用所需的各种jar文件；

  • /helloapp/META-INF：当前Webapp的私有资源目录，通常存放自用的context.xml；

  • /helloapp/classes：此Webapp的私有类；

  • /helloapp/lib：此Webapp的私有类，被打包为jar格式；

  • /helloapp/index.jsp：此Webapp的主页。

NOTE：在WEB-INF目录的classes及lib子目录下都可以存放类文件。在运行时，Servlet容器的类加载器先加载classes目录下的类，再加载lib目录下的jar文件中的类。

Tomcat阀(Valve)

Tomcat阀能够对Catalina容器接收到的http请求进行预处理。Tomcat阀可以可以加入到3种Catalina容器中，它们是Engine、Host和Context。

Tomcat阀主要包括以下几种：

  • 客户访问日志阀(Access Log Valve)

  • 远程地址过滤器(Remote Address Filter)

  • 远程主机过滤器(Remote Host Filter)

  • 客户请求记录器(Request Dumper)

1.客户访问日志阀

能够将客户端的请求信息写到日志文件中，这些日志文件可以记录网页的访问次数、访问时间、用户的会话活动和用户的安全验证信息等。客户访问日志阀可以加入到Engine、Host或Context容器。

属性：

  • className：指定阀的实现类，此处为org.apache.catalina.valves.AccessLogValve；

  • directory：设定存放日志文件的绝对或相对于<CATALINA_HOME>的目录，默认为<CATALINA_HOME>/logs；

  • pattern：设定日志的格式和内容；

  • prefix：设定日志文件名前缀，默认为access_log；

  • resolveHosts：如果设为true，表示把远程IP地址解析为主机名；如果设为false，表示直接记录远程IP地址，默认为false；

  • suffix：设定日志文件的扩展名，默认为""；

pattern属性的可选值：

%a：远程IP地址；
%A：本地IP地址；
%b：发送的字节数，不包括HTTP头部，符号“-”表示发送字节为零；
%B：发送的字节数，不包括HTTP头部；
%h：远程主机名；
%H：客户端请求所用的协议；
%l：远程逻辑用户名(目前总是返回符号“-”)；
%m：客户端的请方式；
%p：接收到客户端请求的本地服务器端口；
%q：客户端请求中的查询字符串(Query String)，即HTTP请求的第一行的URI部分的“?”后面的内容；
%r：客户端请求的第一行内容(包括请求方式、请求URI及HTTP协议版本)；
%s：服务器响应结果中的HTTP状态代码；
%S：用户的额Session ID；
%t：时间和日期；
%u：通过安全认证的远程用户名，符号“-”表示不存在远程用户名；
%U：客户端请求的URL路径；
%v：本地服务器名；

2.远程地址过滤器

可以根据远程客户端的IP地址来决定是否接受客户端的请求。在远程地址过滤器中，事先保存了一份被拒绝的IP地址清单和允许访问的IP地址清单。

属性

  • className：指定阀实现类，此处为org.apache.catalina.valves.AccessLogValve；

  • allow：指定允许访问的客户端IP地址，如果没有设定，则表示只要客户端IP地址不在deny清单中，就允许访问，多个IP地址用逗号隔开；

  • deny：指定不允许访问的IP地址；

3.远程主机过滤器

与远程地址多滤器基本上相同，只是一个是基于ip，一个是基于主机名。

4.客户请求记录器

用于把客户端请求的详细信息记录到日志文件，是一个有效的跟踪工具，尤其是当HTTP请求中的Header或Cookie有错误时，它可以跟踪客户请求的详细信息。

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