tomcat核心组件及原理概述

目录

1. tomcat概述

1.1 概念

1.2 官网地址

2. 基本使用

2.1下载

3. 整体架构

3.1 核心组件

3.2 从web.xml配置和模块对应角度

3.3 如何处理请求

4. 配置JVM参数

5. 附录

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1. tomcat概述

1.1 概念

什么是tomcat

Tomcat是一个开源、免费、轻量级的Web服务器。

        Tomcat是Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun 的参与和支持，最新的Servlet 和JSP 规范总是能在Tomcat 中得到体现，Tomcat 5支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 规范。因为Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为比较流行的Web 应用服务器。

什么是Web服务器

Web服务器是安装在服务端的一款软件，它对HTTP协议的操作进行了封装使得程序员不必直接对协议进行相关操作，让Web开发变得更加便捷。Web服务器的主要功能就是提供网上信息浏览服务，当我们将自己写的Web项目部署道Web服务器上，只要启动Web服务器，就能直接通过浏览器访问我们的Web项目了。

目前比较有名的Web服务器有：Apache、Nginx、ISS。

拓展

• Tomcat和Apache的联系：Tomcat是Apache 服务器的扩展，但运行时它是独立运行的，所以当你运行tomcat 时，它实际上作为一个与Apache 独立的进程单独运行
• Tomcat仅支持JDBC、JSP、Servlet等少量JavaEE规范1
• 因为Tomcat支持Servlet/JSP规范，所以Tomcat也被称为Web容器、Servlet容器。Servlet需要依赖Tomcat才能运行。
• Web服务器、服务端、服务器的区别和联系：
  • 服务器是一种特殊的计算机，它比普通计算机运行更快、负载更高、价格更贵，属于硬件范畴；
  • 服务端是是指为客户端提供服务的计算机，服务的内容诸如：提供数据的保存、数据的访问……属于硬件范畴；
  • Web服务器是指安装再服务端的一款软件，主要功能是提供网上信息浏览服务，但是只能响应HTTP的请求数据，属于软件范畴。
• 能让你写的网站被所有人访问的三要素：服务器+域名+网站

1.2 官网地址

Apache Tomcat® - Welcome!

文件目录

目录	文件	说明
bin	/	可执行文件目录
	startup.bat , startup.sh	存放Tomcat的启动、停止等批处理脚本文件 启动: startup.bat ./startup.sh
	shutdown.bat , shutdown.sh	用于在windows和linux下的停止脚本 终止: shutdown.bat ./shutdown.sh
conf	/	用于存放Tomcat的相关配置文件
	Catalina	用于存储针对每个虚拟机的Context配置
	context.xml	用于定义所有web应用均需加载的Context配 置，如果web应用指定了自己的context.xml ，该文件将被覆盖
	catalina.properties	Tomcat 的环境变量配置
	catalina.policy	Tomcat 运行的安全策略配置
	logging.properties	Tomcat 的日志配置文件， 可以通过该文件修 改Tomcat 的日志级别及日志路径等
	server.xml	Tomcat 服务器的核心配置文件
	tomcat-users.xml	定义Tomcat默认的用户及角色映射信息配置
	web.xml	Tomcat 中所有应用默认的部署描述文件， 主 要定义了基础Servlet和MIME映射。
lib	/	Tomcat 服务器的依赖包
logs	/	Tomcat 默认的日志存放目录
webapps	/	Tomcat 默认的Web应用部署目录
work	/	Web 应用JSP代码生成和编译的临时

2. 基本使用

2.1下载

关于zip、tar.gz详解

tomcat下载以及各个版本（zip，tar.gz，32-bit Windows zip，64-bit Windows zip，32-bit/64-bit Windows Service Instal_tomcat的tar.gz与zip-CSDN博客

3. 整体架构

 

3.1 核心组件

Catalina的各个组件的作用如下：

• Server: 表示服务器，它提供了一种优雅的方式来启动和停止整个系统，不必单独启停连接器和容器；它是Tomcat构成的顶级构成元素，所有一切均包含在Server中；

• Service: 表示服务，Server可以运行多个服务。比如一个Tomcat里面可运行订单服务、支付服务、用户服务等等；Server的实现类StandardServer可以包含一个到多个Services, Service的实现类为StandardService调用了容器(Container)接口，其实是调用了Servlet Engine(引擎)，而且StandardService类中也指明了该Service归属的Server;

• Connector: 表示连接器, 它将Service和Container连接起来，首先它需要注册到一个Service，它的作用就是把来自客户端的请求转发到Container(容器)，这就是它为什么称作连接器, 它支持的协议如下：

  • 支持AJP协议
  • 支持Http协议
  • 支持Https协议

• Service内部还有各种支撑组件，下面简单罗列一下这些组件

  • Manager -- 管理器，用于管理会话Session
  • Logger -- 日志器，用于管理日志
  • Loader -- 加载器，和类加载有关，只会开放给Context所使用
  • Pipeline -- 管道组件，配合Valve实现过滤器功能
  • Valve -- 阀门组件，配合Pipeline实现过滤器功能
  • Realm -- 认证授权组件

• Container: 表示容器，可以看做Servlet容器；引擎(Engine)、主机(Host)、上下文(Context)和Wraper均继承自Container接口，所以它们都是容器。

  • Engine -- 表示整个Catalina的Servlet引擎，用来管理多个虚拟站点，一个Service最多只能有一个Engine，但是一个引擎可包含多个Host。
  • Host -- 代表一个虚拟主机或者说一个站点，可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可包含多个Context。
  • Context -- 表示一个Web应用程序， 一个Web应用可包含多个Wrapper。
  • Wrapper -- 表示一个Servlet，Wrapper 作为容器中的最底层，不能包含子容器。

3.2 从web.xml配置和模块对应角度

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN"><Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" /><Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" /><Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" /><GlobalNamingResources><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><Service name="Catalina"><Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" /><Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /><Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"><Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm"><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 &quot;%r&quot; %s %b" /></Host></Engine></Service>
</Server>

3.3 如何处理请求

启动流程

启动流程主要分为两块内容：

1）初始化：解析Server.xml文件，生成Server等实例，并对Connector和Container等进行初始化操作。

2）启动：调用start()方法启动Connector和Container等。其中Container部分，context启动的时候会解析web.xml，并触发contextConfig这个监听器，从而创建wrapper容器，初始化Servlet实例，如果该Servlet标识了loadOnStartup那么在start()过程中将会调用其init()方法进行Servlet初始化。

从tomcat的启动流程图，我们可以看到它和我们日常编写webapp应用接入点就在于创建Servlet的容器，所以我们的业务代码就是基于Servlet编写，使用tomcat则无需关心Servlet如何对外提供服务，简化了开发流程。

通过一个完整的HTTP请求，我们还需要把它贯穿起来

假设来自客户的请求为：http://localhost:8080/test/index.jsp 请求被发送到本机端口8080，被在那里侦听的Coyote HTTP/1.1 Connector,然后

• Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待Engine的回应
• Engine获得请求localhost:8080/test/index.jsp，匹配它所有虚拟主机Host
• 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)
• localhost Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有Context
• Host匹配到路径为/test的Context(如果匹配不到就把该请求交给路径名为""的Context去处理)
• path="/test"的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找对应的servlet
• Context匹配到URL PATTERN为*.jsp的servlet，对应于JspServlet类，构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet或doPost方法
• Context把执行完了之后的HttpServletResponse对象返回给Host
• Host把HttpServletResponse对象返回给Engine
• Engine把HttpServletResponse对象返回给Connector
• Connector把HttpServletResponse对象返回给客户browser

处理请求流程

4. 配置JVM参数

方法一  直接修改catalina文件

# 打开 catalina.sh 文件
vim $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh

# 找到或添加 JAVA_OPTS 变量设置
# 在 cygwin=false 之前添加以下内容

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"

# 保存并关闭文件
# 重启 Tomcat
$CATALINA_HOME/bin/shutdown.sh
$CATALINA_HOME/bin/startup.sh

方法二  使用CATALINA_OPTS环境变量

在Tomcat的启动脚本中，你可以通过设置CATALINA_OPTS环境变量来添加JVM参数。

对于Linux/Unix:

1. 使用CATALINA_OPTS环境变量
在Tomcat的启动脚本中，可以通过设置CATALINA_OPTS环境变量来添加JVM参数。
找到Tomcat安装目录下的bin目录。

打开setenv.sh文件（如果不存在，可以自己创建一个）

在文件中添加或修改CATALINA_OPTS变量，例如：

export CATALINA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M -XX:MaxPermSize=256m"

保存文件并重新启动Tomcat。

对于Windows:

找到Tomcat安装目录下的bin目录。

打开setenv.bat文件（如果不存在，你可以自己创建一个）。

在文件中添加或修改CATALINA_OPTS变量，例如：

set CATALINA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M -XX:MaxPermSize=256m

保存文件并重新启动Tomcat。

5. 附录

Spring MVC是如何和Tomcat关联到一块的