轻量级Java EE企业应用开发实战
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3.10　Tomcat服务器概述

Apache Tomcat是Java Servlet、JavaServer Pages、Java Expression Language和Java WebSocket技术的开源实现。Tomcat是在开放性和参与性环境中开发的，并在Apache License版本2下发布。

Apache Tomcat软件为各种行业和组织中的众多大型、关键任务Web应用程序提供支持。

3.10.1　Tomcat目录结构

Tomcat目录结构如下：

  • bin：该目录下存放的是二进制可执行文件，如果是安装版，那么这个目录下会有两个.exe文件：tomcat9.exe和tomcat9w.exe，前者是在控制台下启动Tomcat，后者是弹出UGI窗口启动Tomcat；如果是解压版，那么会有startup.bat和shutdown.bat文件，startup.bat用来启动Tomcat，但需要先配置JAVA_HOME环境变量才能启动，shutdown.bat用来停止Tomcat。
  • conf：这是一个非常重要的目录，这个目录有4个重要的文件：

　server.xml：配置整个服务器信息，例如修改端口号、添加虚拟主机等。下面将会详细介绍。

　tomcatuser.xml：存储Tomcat用户的文件，这里保存的是Tomcat的用户名、密码以及用户的角色信息。可以按该文件中的注释添加Tomcat用户，然后就可以在Tomcat主页中进入Tomcat Manager页面。

　web.xml：部署描述符文件，这个文件中注册了很多MIME类型，即文档类型。这些MIME类型是客户端与服务器之间的说明文档类型，如用户请求一个HTML网页，那么服务器会告诉客户端浏览器响应的文档是Text/HTML类型的，这就是一个MIME类型。客户端浏览器通过这个MIME类型就知道如何处理它了，当然是在浏览器中显示这个HTML文件。但如果服务器响应的是一个.exe文件，浏览器就不可能显示它，转而会弹出下载窗口。MIME就是用来说明文档的内容是什么类型的。

　context.xml：对所有应用的统一配置，通常我们不会去配置它。

  • lib：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，那么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，但这样你的应用放到其他Tomcat下时就不能共享这个目录下的JAR包，所以建议只把Tomcat需要的JAR包放到这个目录下。
  • logs：这个目录中都是日志文件，记录了Tomcat的启动和关闭信息，如果启动Tomcat时有错误，那么异常也会记录在日志文件中。
  • temp：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。
  • webapps：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。访问http://localhost:8080/hello-servlet，进入示例项目。其中hello-servlet就是项目名，即文件夹的名字。
  • work：运行时生成的文件，最终运行的文件都在这里是通过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，再编译生成Class文件。生成的Java和Class文件都会存放到这个目录下。
  • LICENSE：许可证。
  • NOTICE：说明文件。

3.10.2　Tomcat主要组件

Tomcat主要组件包括Server、Service、Connector、Container等。Tomcat结构示意图如图3-4所示。

图3-4　Tomcat结构示意图

  • Connector：一个Connecter将在某个指定的端口上侦听客户请求，接收浏览器发过来的TCP连接请求，创建一个Request和Response对象分别用于和请求端交换数据，然后会产生一个线程来处理这个请求并把产生的Request和Response对象传给处理Engine，从Engine处获得响应并返回客户。
  • Container：Container是容器的父接口，该容器的设计用的是典型的责任链的设计模式，它由4个子容器组件构成，分别是Engine、Host、Context、Wrapper。

3.10.3　Tomcat处理HTTP请求的过程

Tomcat处理HTTP请求的过程如下：

  • 该请求由正在ThreadPoolExecutor类中等待的单独线程接收。它正在等待常规ServerSocket.accept()方法中的请求。收到请求后，该线程将被唤醒。
  • ThreadPoolExecutor分配一个TaskThread来处理请求。它还向catalina容器提供了JMX对象名称。
  • 在这种情况下，处理请求的处理器是Coyote Http11Processor，并且调用了处理方法。同一处理器还将继续检查套接字的输入流，直到达到保持活动点或断开连接为止。
  • 使用内部缓冲区类（Http11InputBuffer）解析HTTP请求。缓冲区类解析请求行、标头等，并将结果存储在Coyote请求（不是HTTP请求）中。此请求包含所有HTTP信息，例如服务器名、端口、方案等。
  • 处理器包含对适配器的引用。解析请求后，Http11Processor会在适配器上调用service()。在服务方法中，请求包含CoyoteRequest和CoyoteResponse。CoyoteRequest实现了HttpRequest和HttpServletRequest。适配器通过Mapper解析所有内容并将其与请求、Cookie、上下文相关联。
  • 解析完成后，CoyoteAdapter调用其容器（StandardEngine）并调用invoke(request，response)方法。这将从引擎级别开始向Catalina容器发起HTTP请求。
  • StandardEngine.invoke()只需调用容器管道.invoke()。
  • 默认情况下，引擎只有一个阀门StandardEngineValve，该阀门仅在主机管道上调用invoke()方法。
  • 默认情况下，StandardHost具有两个阀门，即StandardHostValve和ErrorReportValve。
  • 标准主阀将正确的类加载器与当前线程相关联。它还会检索Manager和与请求关联的会话（如果有）。如果存在会话，就调用access()来保持会话有效。
  • 之后，StandardHostValve在与请求关联的上下文上调用管道。
  • 上下文管道调用的第一个阀是FormAuthenticator阀，然后StandardContextValve被调用。StandardContextValve调用与上下文关联的所有上下文侦听器。接下来，它调用Wrapper组件（StandardWrapperValve）上的管道。
  • 在调用StandardWrapperValve期间，将调用JSP包装器，这导致了JSP的实际编译，然后调用实际的Servlet。
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