1 Tomcat生产环境应用

1.1 Web容器

Servlet可以理解为一种Java小程序，没有main方法，不能独立运行，必须部署到Servlet容器中，由容器实例化并调用。Tomcat就是一种Servlet容器，为了方便使用，Tomcat集成了HTTP服务器的功能，是一个“HTTP服务器 + Servlet容器”，即一个Web容器。

1.2 HTTP

HTTP 协议是浏览器与服务器之间的数据传送协议。作为应用层协议，HTTP是基于 TCP/IP 协议来传递数据的（HTML 文件、图片、查询结果等），HTTP协议不涉及数据包（Packet）传输，主要规定了客户端和服务器之间的通信格式。

假如浏览器需要从远程 HTTP服务器获取一个HTML文本，在这个过程中，浏览器实际上要做两件事情。

与服务器建立 Socket 连接。
生成请求数据并通过 Socket 发送出去。

Request

HTTP请求数据由三部分组成，分别是请求行、请求报头、请求正文。当这个HTTP 请求数据到达Tomcat后，Tomcat会把HTTP请求数据字节流解析成一个Request对象，这个Request对象封装了HTTP所有的请求信息。接着Tomcat把这个Request对象交给 Web应用去处理，处理完后得到一个Response对象，Tomcat会把这个 Response对象转成HTTP格式的响应数据并发送给浏览器。

Response

HTTP 的响应也是由三部分组成，分别是状态行、响应报头、报文主体。

1.3 Cookie和Session

HTTP 协议是无状态的，请求与请求之间是没有关系。这样会出现一个问题：Web 应用不知道你是谁。因此 HTTP 协议需要一种技术让请求与请求之间建立起联系，并且服务器需要知道这个请求来自哪个用户，于是 Cookie 技术出现了。

Cookie是HTTP报文的一个请求头，Web应用可以将用户的标识信息或者其他一些信息（用户名等）存储在Cookie中。用户经过验证之后，每次HTTP请求报文中都包含Cookie，这样服务器读取这个Cookie请求头就知道用户是谁了。Cookie本质上就是一份存储在用户本地的文件，里面包含了每次请求中都需要传递的信息。

由于Cookie以明文的方式存储在本地，而Cookie中往往带有用户信息，这样就造成了非常大的安全隐患。而Session的出现解决了这个问题，Session可以理解为服务器端开辟的存储空间，里面保存了用户的状态，用户信息以Session的形式存储在服务端。当用户请求到来时，服务端可以把用户的请求和用户的Session对应起来。那么Session是怎么和请求对应起来的呢？答案是通过Cookie，浏览器在Cookie中填充了一个SessionID之类的字段用来标识请求。

具体工作过程是这样的：服务器在创建Session的同时，会为该Session生成唯一的SessionID，当浏览器再次发送请求的时候，会将这个SessionID带上，服务器接受到请求之后就会依据SessionID找到相应的Session，找到Session后，就可以在Session中获取或者添加内容了。而这些内容只会保存在服务器中，发到客户端的只有SessionID，这样相对安全，也节省了网络流量，因为不需要在Cookie中存储大量用户信息。

那么Session在何时何地创建呢？当然还是在服务器端程序运行的过程中创建的，不同语言实现的应用程序有不同的创建Session的方法。在Java中，是Web应用程序在调用HttpServletRequest的getSession方法时，由Web容器（比如Tomcat）创建的。Tomcat的Session管理器提供了多种持久化方案来存储Session，通常会采用高性能的存储方式，比如Redis，并且通过集群部署的方式，防止单点故障，从而提升高可用。同时，Session有过期时间，因此Tomcat会开启后台线程定期的轮询，如果Session过期了就将Session失效。

1.4 Servlet规范

Servlet容器一方面用来和HTTP服务器通信，接收请求，另一方面加载并实例化Servlet，调用这些Servlet的接口方法，将请求转发到具体的Servlet。

Servlet接口和Servlet容器这一整套规范叫作Servlet规范。Tomcat和Jetty都按照Servlet规范进行了实现，同时也具有HTTP服务器的功能。作为Java程序员，如果要实现新的业务功能，只需要实现一个Servlet，并把它注册到 Tomcat（Servlet 容器）中，剩下的事情就由Tomcat帮我们处理了。

Servlet的接口规范如下：

public interface Servlet {

    void init(ServletConfig config) throws ServletException;

    ServletConfig getServletConfig();

    void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
               throws ServletExce ption, IOException;

    String getServletInfo();

    void destroy();
}

其中最重要是的 void service(ServletRequest req, ServletResponse res) 方法，具体业务类在这个方法里实现处理逻辑。这个方法有两个参数：ServletRequest 和 ServletResponse。ServletRequest 用来封装请求信息 ServletResponse 用来封装响应信息，因此本质上这两个类是对通信协议的封装。

接口中还有两个跟生命周期有关的方法 init 和 destroy，Servlet容器在加载Servlet类的时候会调用 init 方法，在卸载的时候会调用 destroy 方法。我们可能会在init 方法里初始化一些资源，并在 destroy 方法里释放这些资源。

ServletConfig 的作用就是封装Servlet的初始化参数。你可以在web.xml给Servlet配置参数，并在程序里通过 getServletConfig 方法拿到这些参数。

Servet 规范还提供了HttpServlet来继承GenericServlet，并且加入了HTTP特性。这样我们通过继承HttpServlet类来实现自己的Servlet，只需要重写两个方法：doGet 和 doPost。

1.5 Servlet容器

当客户请求某个资源时，HTTP服务器会用一个ServletRequest对象把客户的请求信息封装起来，然后调用Servlet容器的 service 方法，Servlet容器拿到请求后，根据请求的URL和Servlet的映射关系，找到相应的Servlet，如果Servlet还没有被加载，就用反射机制创建这个Servlet，并调用Servlet的 init方法来完成初始化，接着调用Servlet的 service 方法来处理请求，把ServletResponse对象返回给HTTP服务器，HTTP服务器会把响应发送给客户端。

1.6 Web应用

Web应用程序目录下分别放置了Servlet的类文件、配置文件以及静态资源，Servlet容器通过读取配置文件，就能找到并加载Servlet。Web应用的目录结构基本如下：

|‐MyWebApp
  |‐WEB‐INF/web.xml        ‐‐ 配置文件，用来配置Servlet等
  |‐WEB‐INF/lib/            ‐‐ 存放Web应用所需各种JAR包
  |‐WEB‐INF/classes/    ‐‐ 存放你的应用类，比如Servlet类
  |‐META‐INF/                    ‐‐ 目录存放工程的一些信息

Servlet规范里定义了 ServletContext 接口来对应一个Web应用。Web应用部署好后，Servlet容器在启动时会加载Web应用，并为每个Web应用创建唯一的ServletContext对象。你可以把ServletContext看成是一个全局对象，一个Web应用可能有多个Servlet，这些Servlet可以通过全局的ServletContext来共享数据，这些数据包括Web应用的初始化参数、Web应用目录下的文件资源等。由于ServletContext持有所有Servlet实例，你还可以通过它来实现Servlet请求的转发。

1.7 扩展机制

Servlet规范提供了两种扩展机制：Filter和Listener。

Filter

Filter是过滤器，这个接口允许你对请求和响应做一些统一的定制化处理，比如你可以根据请求的频率来限制访问，或者根据国家地区的不同来修改响应内容。

工作原理：Web应用部署完成后，Servlet容器需要实例化Filter并把Filter链接成一个FilterChain。当请求进来时，获取第一个Filter并调用doFilter方法，doFilter方法负责调用这个FilterChain中的下一个Filter。

Listener

Listener是监听器，这是另一种扩展机制。当Web应用在Servlet容器中运行时，Servlet容器内部会不断的发生各种事件，如Web应用的启动和停止、用户请求到达等。Servlet容器提供了一些默认的监听器来监听这些事件，当事件发生时，Servlet容器会负责调用监听器的方法。

当然，你可以定义自己的监听器去监听你感兴趣的事件，将监听器配置在web.xml中。比如Spring就实现了自己的监听器，来监听ServletContext的启动事件，目的是当 Servlet容器启动时，创建并初始化全局的Spring容器。

1.8 Tomcat目录结构

/bin：存放 Windows 或 Linux 平台上启动和关闭 Tomcat 的脚本文件。
/conf：存放 Tomcat 的各种全局配置文件，其中最重要的是server.xml。
/lib：存放 Tomcat 以及所有 Web 应用都可以访问的 JAR 文件。
/logs：存放 Tomcat 执行时产生的日志文件。
/work：存放 JSP 编译后产生的 Class 文件。
/webapps：Tomcat 的 Web 应用目录，默认情况下把 Web 应用放在这个目录下。

Tomcat的日志信息分为两类：一是运行日志，它主要记录运行过程中的一些信息，尤其是一些异常错误日志信息；二是访问日志，它记录访问的时间、IP 地址、访问的路径等相关信息。

catalina.***.log

主要是记录 Tomcat 启动过程的信息，在这个文件可以看到启动的 JVM 参数以及操作系统等日志信息。

catalina.out

Tomcat 的标准输出（stdout）和标准错误（stderr），这是在 Tomcat 的启动脚本里指定的，如果没有修改的话stdout 和 stderr 会重定向到这里。所以在这个文件里可以看到我们在MyServlet.java程序里打印出来的信息

localhost.**.log

主要记录 Web 应用在初始化过程中遇到的未处理的异常，会被 Tomcat 捕获而输出这个日志文件。

localhost_access_log.**.txt

存放访问 Tomcat 的请求日志，包括 IP地址以及请求的路径、时间、请求协议以及状态码等信息。

manager.***.log/host-manager.***.log

存放 Tomcat 自带的Manager 项目的日志信息。

1.9 Tomcat组件

Tomcat架构

Tomcat是一个基于JAVA的WEB容器，其实现了JAVA EE中的Servlet与jsp规范，与nginx服务器不同在于一般用于动态请求处理。在架构设计上采用面向组件的方式设计。即整体功能是通过组件的方式拼装完成。另外每个组件都可以被替换以保证灵活性。

Tomcat组件和关系

Server和Service
Connector连接器
- HTTP 1.1
- SSL https
- AJP（ Apache JServ Protocol） apache私有协议，用于apache反向代理Tomcat
Container
- Engine 引擎 catalina
- Host 虚拟机基于域名分发请求
- Context 隔离各个WEB应用每个Context的 ClassLoader都是独立
Component
- Manager （管理器）
- logger （日志管理）
- loader （载入器）
- pipeline (管道)
- valve （管道中的阀）

Tomcat server.xml

server

root元素：server 的顶级配置。

主要属性如下：

port：执行关闭命令的端口号
shutdown：关闭命令

示例：

#基于telent 执行SHUTDOWN 命令即可关闭(必须大写)
telent 127.0.0.1 8005
SHUTDOWN

service

服务：将多个connector与一个Engine组合成一个服务，可以配置多个服务。

Connector

连接器：用于接收指定协议下的连接并指定给唯一的Engine 进行处理。

主要属性：

protocol 监听的协议，默认是http/1.1
port 指定服务器端要创建的端口号
minThread 服务器启动时创建的处理请求的线程数
maxThread 最大可以创建的处理请求的线程数
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
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
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
connectionTimeout 指定超时的时间数(以毫秒为单位)
SSLEnabled 是否开启ssl验证，在https访问时需要开启。

示例：

 <Connector port="8860" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
            connectionTimeout="20000"
            redirectPort="8862"
            URIEncoding="UTF-8"
            useBodyEncodingForURI="true"
            compression="on" 
            compressionMinSize="2048"
            compressableMimeType="text/html,text/xml,text/plain,text/javascript,text/css,application/x-json,application/json,application/x-javascript"
            maxThreads="1024" 
            minSpareThreads="200"
            acceptCount="800"
            enableLookups="false"/>

Engine

引擎：用于处理连接的执行器，默认的引擎是catalina。一个service 中只能配置一个Engine。主要属性：

name 引擎名称
defaultHost 默认host

Host

虚拟机：基于域名匹配至指定虚拟机。类似于nginx当中的server，默认的虚拟机是localhost。

示例：

<Host name="www.luban.com"  appBase="/usr/www/luban" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
    <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" 
         directory="logs"               
         prefix="www.luban.com.access_log" 
         suffix=".txt" 
         pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
</Host>

Context

应用上下文：一个host 下可以配置多个Context ，每个Context 都有其独立的classPath。相互隔离，以免造成ClassPath 冲突。

示例：

<Context docBase="hello" path="/h" reloadable="true"/>

Valve

阀门：可以理解成过滤器，具体配置要基于具体的Valve 接口的子类。

示例：

<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" 
       directory="logs"
       prefix="www.wukong.com.access_log" 
       suffix=".txt"
       pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b"/>

1.10 Tomcat自动部署脚本

Tomcat启动参数如下

启动参数	描述说明
JAVA_OPTS	jvm启动参数 , 设置内存编码等。`-Xms100m -Xmx200m -Dfile.encoding=UTF-8`
JAVA_HOME	指定jdk目录，如果未设置从java环境变量当中去找。
CATALINA_HOME	Tomcat程序根目录
CATALINA_BASE	应用部署目录，默认为 `$CATALINA_HOME`
CATALINA_OUT	应用日志输出目录，默认为 `$CATALINA_BASE/log`
CATALINA_TMPDIR	应用临时目录，默认为`$CATALINA_BASE/temp`

可以编写一个脚本来实现自定义配置：

更新启动脚本

#!/bin/bash 
export JAVA_OPTS="-Xms100m -Xmx200m"
export CATALINA_HOME=/root/svr/apache-tomcat
export CATALINA_BASE="`pwd`"

case $1 in
  start)
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh start
      echo start success!!
  ;;
  stop)
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh stop
      echo stop success!!
  ;;
  restart)
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh stop
      echo stop success!!
      sleep 3
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh start
  echo start success!!
  ;;
  version)
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh version
  ;;
  configtest)
  $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh configtest
  ;;
  esac
exit 0

docker脚本

docker run ‐id ‐‐name=test_tomcat \
           ‐e JAVA_OPTS='‐Xmx128m' \
           ‐p 8888:8080 \
           ‐v /usr/local/tomcat‐test/webapps:/usr/local/tomcat/webapps \
           ‐v /usr/local/tomcat‐test/logs:/usr/local/tomcat/logs \
           ‐v /usr/local/tomcat‐test/conf:/usr/local/tomcat/conf \
           ‐‐privileged=true tomcat:8

1.11 Tomcat源码启动

解压源码并使用IDE打开；
在apache-tomcat-8.5.57-src目录下添加pom.xml文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
    <artifactId>Tomcat8.0</artifactId>
    <name>Tomcat8.0</name>
    <version>8.0</version>
    <build>
        <finalName>Tomcat8.0</finalName>
        <sourceDirectory>java</sourceDirectory>
        <testSourceDirectory>test</testSourceDirectory>
        <resources>
            <resource>
                <directory>java</directory>
            </resource>
        </resources>
        <testResources>
            <testResource>
                <directory>test</directory>
            </testResource>
        </testResources>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <encoding>UTF‐8</encoding>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.12</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.easymock</groupId>
            <artifactId>easymock</artifactId>
            <version>3.4</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ant</groupId>
            <artifactId>ant</artifactId>
            <version>1.7.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>wsdl4j</groupId>
            <artifactId>wsdl4j</artifactId>
            <version>1.6.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>javax.xml</groupId>
            <artifactId>jaxrpc</artifactId>
            <version>1.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.eclipse.jdt.core.compiler</groupId>
            <artifactId>ecj</artifactId>
            <version>4.5.1</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

在apache-tomcat-8.5.57-src同级目录下新建catalina-home文件夹，并且使目录下的文件如下：

在IDEA选择【菜单】-【Run】-【Edit Configuration】，然后选择新增【Application】
MainClass: org.apache.catalina.startup.Bootstrap
VmOptions: -Dcatalina.home=/Users/tyrival/Workspace/apache-tomcat-8.5.57-src/catalina-home

解决报错问题
TestCookieFilter报错找不到类CookieFilter

删除 apache-tomcat-8.5.57-src/test/util/TestCookieFilter
启动后，访问 localhost:8080，报错 org.apache.jasper.JasperException

org.apache.catalina.startup.Bootstrap 中添加代码块
```
{
    JasperInitializer initializer = new JasperInitializer();
}
```

1 Tomcat生产环境应用

1 Tomcat生产环境应用

1.1 Web容器

1.2 HTTP

Request

Response

1.3 Cookie和Session

1.4 Servlet规范

1.5 Servlet容器

1.6 Web应用

1.7 扩展机制

1.8 Tomcat目录结构

1.9 Tomcat组件

Tomcat架构

Tomcat组件和关系

Tomcat server.xml

server

service

Connector

Engine

Host

Context

Valve

1.10 Tomcat自动部署脚本

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