【服务器知识】Tomcat简单入门

文章目录

- 概述
- - Apache Tomcat 介绍
  - - 主要特性
    - 版本历史
    - 使用场景
  - 核心架构
  - Valve机制详细说明
  - 请求处理过程
- Tomcat安装
- - Windows系统下Tomcat的安装与配置：
  - - 步骤1：安装JDK
    - 步骤2：下载Tomcat
    - 步骤3：解压Tomcat
    - 步骤4：配置环境变量（可选）
    - 步骤5：启动Tomcat
    - 步骤6：部署应用
    - 步骤7：配置端口（如果需要）
    - 步骤8：安全配置（如果需要）
  - Linux系统下Tomcat的安装与配置：
  - - 步骤1：安装JDK
    - 步骤2：下载和安装Tomcat
    - 步骤3：启动Tomcat
    - 步骤4：部署应用
    - 步骤5：配置端口（如果需要）
    - 步骤6：安全配置（如果需要）
    - 步骤7：配置Tomcat为服务（可选）
- Tomcat上应用部署
- - 应用部署方法：
  - 相关配置文件内容：
  - 配置示例：
- Tomcat和Nginx区别

概述

Apache Tomcat 介绍

Apache Tomcat，通常简称为 Tomcat，是一个开源的 Web 应用服务器和 Servlet 容器，它实现了 Java Servlet、JavaServer Pages（JSP）、Java Expression Language（JEXL）和 Java WebSocket 规范。Tomcat 可以作为独立服务器运行，也可以作为 Apache HTTP Server 的一个模块运行。

主要特性

Web 服务器功能：
Tomcat 提供了 HTTP/1.1 协议的全面支持，包括 SSL/TLS、虚拟主机、请求管道、异步请求处理等。
Servlet 和 JSP 支持：
Tomcat 完全支持 Java Servlet 和 JSP 规范，允许开发者部署基于这些技术的 Web 应用程序。
WebSocket 支持：
Tomcat 支持 Java WebSocket 规范，允许开发基于 WebSocket 的实时通信应用程序。
Session 管理：
Tomcat 提供了强大的会话管理功能，包括集群中的会话复制和会话持久化。
安全性：
Tomcat 提供了多种安全特性，包括对 SSL/TLS 的支持、身份验证和授权、以及对 Java EE 安全上下文的集成。
嵌入式服务器：
Tomcat 可以作为嵌入式服务器使用，允许应用程序在没有独立服务器的情况下运行。
跨平台：
Tomcat 可以在多种操作系统上运行，包括 Windows、Linux、macOS 等。
灵活的部署：
Tomcat 支持 WAR 文件的热部署，允许在不重启服务器的情况下部署和重新部署 Web 应用程序。
JMX 支持：
Tomcat 提供了 Java 管理扩展（JMX）支持，允许远程监控和管理服务器。
阀（Valve）机制：
Tomcat 允许开发者通过编写自定义的“阀”来扩展服务器的功能，这些阀可以在请求处理管道的不同点插入自定义逻辑。

版本历史

Tomcat 随着时间的推移经历了多个版本的更新，每个版本都带来了新的特性和改进。一些重要的版本包括：

Tomcat 4.x：引入了对 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 的支持。
Tomcat 5.x：增加了对 Servlet 2.5 和 JSP 2.1 的支持。
Tomcat 6.x：支持 Servlet 3.0 和 JSP 2.2，引入了新的并发组件和安全性改进。
Tomcat 7.x：支持 Servlet 3.1 和 JSP 2.3，增加了对 WebSocket 的支持。
Tomcat 8.x：支持 Servlet 3.1 和 JSP 2.3，引入了对 HTTP/2 的实验性支持。
Tomcat 9.x：支持 Servlet 4.0 和 JSP 2.3，增加了对 Java 9+ 的模块系统的支持。
Tomcat 10.x：支持最新的 Servlet 5.0 和 JSP 2.3，为 Jakarta EE 9 的一部分。

使用场景

Tomcat 通常用于以下场景：

开发和测试：作为开发和测试环境的 Web 服务器。
生产环境：在生产环境中部署 Web 应用程序。
嵌入式服务器：作为 Java 应用程序的嵌入式服务器，提供 Web 服务功能。
教学和学习：作为学习 Java Web 技术和Servlet/JSP 的教学工具。
Tomcat 是 Java Web 应用开发中不可或缺的一部分，它的灵活性、安全性和开源特性使其成为许多开发者和企业的首选 Web 服务器。

核心架构

Apache Tomcat 的核心架构主要由以下几个关键组件构成：

连接器（Connector）：
连接器是 Tomcat 与外界通信的接口，它负责接收客户端的请求并返回响应。连接器可以配置为监听不同的协议和端口，例如 HTTP/1.1、HTTPS、AJP等。Tomcat 支持多种类型的连接器，以适应不同的应用场景。
请求处理器（Request Processor）：
请求处理器是连接器和容器之间的桥梁，它负责将接收到的请求转发给容器进行处理。请求处理器会创建请求和响应对象，并将它们传递给容器。
容器（Container）：
Tomcat 的容器负责管理 Web 应用程序的生命周期和组件。容器包括不同的层次，如发动机（Engine）、主机（Host）、上下文（Context）和 Wrapper。每个层次都管理着不同范围的组件和资源。
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- Engine：代表整个服务器，可以包含多个 Host。
- Host：代表一个虚拟主机，可以包含多个 Context。
- Context：代表一个 Web 应用程序，通常对应一个 WAR 文件。
- Wrapper：代表一个 Servlet，可以配置特定于 Servlet 的参数。
Servlet 容器（Servlet Container）：
Servlet 容器是 Tomcat 的核心，它负责管理 Servlet 和 JSP 的生命周期，以及它们的加载、实例化、请求处理和销毁。Servlet 容器实现了 Java Servlet 规范，为 Web 应用程序提供了运行环境。
会话管理器（Session Manager）：
Tomcat 提供了强大的会话管理功能，允许在不同的 Context 之间共享会话，并且支持会话的持久化和集群中的会话复制。
Realm：
Realm 是 Tomcat 安全模型的一部分，它负责认证和授权。Realm 是一个插件点，允许集成不同的认证机制，如数据库认证、LDAP 认证等。
Valve：
Valve 是 Tomcat 提供的一种插件机制，可以插入到请求处理管道中，以扩展或修改请求处理的行为。Valve 可以在不同的容器层次上配置，以实现请求日志记录、访问控制、请求过滤等功能。
JMX（Java Management Extensions）：
Tomcat 提供了 JMX 支持，允许远程监控和管理服务器。通过 JMX，可以访问和管理 Tomcat 的各种组件和属性。
日志系统（Logging）：
Tomcat 内置了日志系统，支持多种日志实现，如 JDK 日志、Log4j 等。日志系统可以配置为记录不同级别的日志信息，以便于问题的调试和追踪。
嵌入式服务器（Embedded Server）：
Tomcat 可以作为嵌入式服务器运行在 Java 应用程序中，这使得开发者可以在不部署独立服务器的情况下测试和运行 Web 应用程序。

这些组件共同构成了 Tomcat 的核心架构，使其成为一个强大、灵活且可扩展的 Web 应用服务器。通过这些组件，Tomcat 能够处理高并发的请求、支持多种协议、提供安全性和会话管理，以及允许开发者通过插件和配置来定制服务器的行为。

Valve机制详细说明

Tomcat 的 Valve 组件在服务器的请求处理链中扮演着至关重要的角色。它们可以被看作是处理请求的“阀门”，控制着请求和响应在容器中的流动。以下是 Valve 工作机制的详细介绍：
在这里插入图片描述

Valve 接口：
Valve 接口定义了所有 Valve 必须实现的方法，包括 getNext()、setNext(Valve valve)、backgroundProcess()、invoke(Request request, Response response) 和 isAsyncSupported()。这些方法分别用于获取和设置下一个 Valve、执行后台逻辑、处理请求和响应以及检查是否支持异步执行。
ValveBase 抽象类：
大多数 Valve 都继承自 ValveBase 抽象类，该类提供了 Valve 接口的默认实现。ValveBase 包含了所属容器的引用、异步支持标记以及下一个 Valve 的引用。它还实现了生命周期方法，如 initInternal()、startInternal() 和 stopInternal()，这些方法在 Valve 的生命周期过程中被调用。
Pipeline 接口和 StandardPipeline 类：
Pipeline 接口定义了 Valve 容器，它包含基本的 Valve 管理逻辑，如添加和移除 Valve。StandardPipeline 是 Pipeline 接口的一个实现，它维护了一个 Valve 链，请求会依次通过这个链中的每个 Valve。
Valve 链：
在 Tomcat 的容器（如 Engine、Host、Context）中，可以配置一个 Valve 链。当一个请求到达时，它首先通过这个链中的每个 Valve，直到被处理或到达链的末端。每个 Valve 都可以对请求和响应进行一些处理，例如日志记录、权限检查等。
责任链模式：
Valve 的组织方式体现了责任链模式的精髓。每个 Valve 都持有指向下一个 Valve 的引用，形成一条处理链。当请求到达时，它沿着这条链依次传递，直到被某个 Valve 处理或到达链尾。这种模式将请求的处理过程分解成一系列的环节，每个环节负责处理特定的业务逻辑，从而提高了系统的模块化和可维护性。
异步支持：
Valve 接口中的 isAsyncSupported() 方法用于检查当前 Valve 链是否支持异步执行。如果链中的所有 Valve 都支持异步执行，则可以启用异步处理，这可以提高服务器处理请求的效率。
背景处理：
backgroundProcess() 方法允许 Valve 在后台执行一些周期性任务，这些任务通常与请求处理无关，但需要定期执行。

Valve 作为 Tomcat 请求处理的核心组件，通过灵活的配置和扩展，可以满足各种复杂的业务需求，增强了服务器的灵活性和可扩展性。开发者可以根据需要自定义 Valve，以实现特定的业务逻辑或性能优化。

请求处理过程

Tomcat 的请求处理流程涉及多个组件的协同工作，包括连接器（Connector）、容器（Container）、请求（Request）和响应（Response）对象等。以下是 Tomcat 请求处理流程的详细说明：

客户端发起请求：
当客户端（如浏览器）向 Tomcat 服务器发起 HTTP 请求时，请求首先到达网络层面。
连接器（Connector）接收请求：
- Tomcat 的连接器负责监听特定端口上的 HTTP 请求。当一个请求到达时，连接器会接收这个请求。
- 连接器将原始的网络字节流转换为 Tomcat 内部的 Request 和 Response 对象。
请求解析：
- 连接器中的处理器（Processor）会解析请求，提取出 HTTP 方法、URL、协议版本、头信息和请求体等数据。
- 这些数据被封装在 Tomcat 的 Request 对象中。
适配器（Adapter）转换：
- 请求被传递给适配器，适配器的作用是将 Tomcat 内部的 Request 对象转换为 ServletRequest 对象，以便 Servlet 能够处理。
- 适配器还会创建一个 ServletResponse 对象，用于构建响应。
容器（Container）处理请求：
- 请求首先到达 Engine 容器，然后根据虚拟主机名和上下文路径被路由到相应的 Host 和 Context 容器。
- 如果请求映射到一个 Servlet，容器会创建或获取对应的 Servlet 实例。
安全检查：
- 在调用 Servlet 之前，容器会检查安全约束，确保请求符合 web.xml 中定义的安全性要求，如用户认证和授权。
过滤器链（Filter Chain）执行：
- 如果定义了过滤器（Filter），请求会通过过滤器链，每个过滤器可以对请求和响应进行预处理或后处理。
Servlet 执行：
- 请求最终到达目标 Servlet，Servlet 的 service() 方法被调用，根据请求的类型（如 GET、POST）进行相应的处理。
生成响应：
- Servlet 处理完请求后，会生成响应数据，并通过 ServletResponse 对象发送回 Tomcat 容器。
响应转换：
- 适配器将 ServletResponse 对象转换回 Tomcat 内部的 Response 对象。
连接器发送响应：
- 连接器将 Response 对象中的数据转换为 HTTP 响应格式，并发送回客户端。
请求结束：
- 一旦响应被发送，请求处理流程结束。Tomcat 会清理请求和响应对象，释放资源。
会话管理：
- 在整个请求处理过程中，Tomcat 还会管理 HTTP 会话（Session），包括创建、维护和过期删除会话。
日志记录：
- Tomcat 可以配置访问日志阀（Access Log Valve），记录每个请求的详细信息，以便于分析和监控。
异步处理：
- 如果 Servlet 支持异步处理，Tomcat 会允许请求在 Servlet 处理过程中被挂起，容器可以处理其他请求，直到 Servlet 完成处理。

这个流程涵盖了 Tomcat 处理 HTTP 请求的完整生命周期，从接收请求到发送响应，涉及了多个组件的协同工作。开发者可以通过自定义组件（如 Valve、Filter、Servlet）来扩展或修改这个处理流程。

Tomcat安装

Tomcat的安装与配置过程大致如下：

Windows系统下Tomcat的安装与配置：

步骤1：安装JDK

下载并安装JDK（Java Development Kit）。
设置环境变量JAVA_HOME，指向JDK的安装目录。
将%JAVA_HOME%\bin添加到系统的环境变量Path中。

步骤2：下载Tomcat

访问Apache Tomcat的官方网站下载页面。
选择适合您需求的Tomcat版本，下载Windows版本的zip或tar.gz压缩包。

步骤3：解压Tomcat

将下载的Tomcat压缩包解压到一个目录中，这个目录将作为Tomcat的安装目录。

步骤4：配置环境变量（可选）

设置环境变量CATALINA_HOME，指向Tomcat的安装目录。
将%CATALINA_HOME%\bin添加到系统的环境变量Path中，这样可以在命令行中方便地启动和关闭Tomcat。

步骤5：启动Tomcat

打开命令行窗口。
转到%CATALINA_HOME%\bin目录。
运行startup.bat脚本来启动Tomcat服务器。
在浏览器中输入http://localhost:8080，如果看到Tomcat的欢迎页面，则表示Tomcat已成功启动。

步骤6：部署应用

将Web应用的WAR文件放入%CATALINA_HOME%\webapps目录下，Tomcat会自动解压并部署应用。
或者，可以在%CATALINA_HOME%\conf\server.xml中配置<Context>元素来定义应用的上下文路径和文档基础路径。

步骤7：配置端口（如果需要）

默认情况下，Tomcat使用8080端口。如果需要更改端口，可以编辑%CATALINA_HOME%\conf\server.xml文件，修改<Connector>元素的port属性。

步骤8：安全配置（如果需要）

编辑%CATALINA_HOME%\conf\tomcat-users.xml文件，添加用户和角色，以控制对Tomcat管理界面的访问。

Linux系统下Tomcat的安装与配置：

步骤1：安装JDK

使用包管理器（如apt-get或yum）安装OpenJDK或Oracle JDK。
设置环境变量JAVA_HOME，指向JDK的安装目录。

步骤2：下载和安装Tomcat

使用wget或curl命令下载Tomcat的tar.gz压缩包。
解压压缩包到一个目录中。

步骤3：启动Tomcat

通过终端进入Tomcat的bin目录。
运行./startup.sh脚本来启动Tomcat服务器。

步骤4：部署应用

将Web应用的WAR文件放入Tomcat的webapps目录下。
或者，在conf/server.xml中配置<Context>元素来定义应用的上下文路径和文档基础路径。

步骤5：配置端口（如果需要）

编辑conf/server.xml文件，修改<Connector>元素的port属性来更改端口。

步骤6：安全配置（如果需要）

编辑conf/tomcat-users.xml文件，添加用户和角色。

步骤7：配置Tomcat为服务（可选）

创建一个systemd服务文件，配置Tomcat为系统服务，以便可以使用服务管理命令（如systemctl start tomcat）来启动和停止Tomcat。

请注意，具体的安装步骤可能会因操作系统和Tomcat版本的不同而有所差异。如果需要更详细的安装和配置指导，可以参考Tomcat的官方文档。

Tomcat上应用部署

Tomcat的应用部署和相关配置文件内容如下：

应用部署方法：

自动部署：
将Web应用的WAR文件直接放入Tomcat的webapps目录中，Tomcat会在启动时自动解压并部署这些应用。
使用Tomcat Manager应用：
通过Tomcat的Manager应用的Web界面上传和部署WAR文件。
修改server.xml文件：
在conf/server.xml中添加<Context>元素来定义应用的上下文路径和文档基础路径。
自定义部署文件：
在conf/Catalina/localhost目录下创建一个XML文件来配置应用，文件名（不包括扩展名）将作为应用的上下文路径。

配置示例：

server.xml示例：

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" />

context.xml示例：

<Context path="/eml" docBase="eml" debug="0" reloadable="true" privileged="true"><Resource name="jdbc/testSiteds"auth="Container"type="javax.sql.DataSource"maxActive="100"maxIdle="40"maxWait="30000"username="txl"password="123456"driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"url="jdbc:mysql://localhost:3306/testSite" />
</Context>

web.xml示例：

<web-app><filter></filter><filter-mapping></filter-mapping><servlet></servlet><servlet-mapping></servlet-mapping><session-config></session-config><mime-mapping></mime-mapping><welcome-file-list></welcome-file-list>
</web-app>

tomcat-users.xml示例：

<tomcat-users><role rolename="tomcat"/><role rolename="manager-gui"/><user username="tomcat" password="tomcat" roles="tomcat,manager-gui"/>
</tomcat-users>

这些配置文件位于Tomcat的conf目录下，可以根据需要进行编辑和配置。在修改配置文件后，通常需要重启Tomcat服务器以使更改生效。

Tomcat和Nginx区别

Tomcat 和 Nginx 都是常用的 Web 服务器软件，但它们的设计目标、功能和使用场景有所不同。以下是它们之间的一些主要区别：

应用场景：
- Tomcat：主要作为 Java Web 应用的服务器，实现了 Servlet 和 JSP 规范。它通常用于运行 Java 编写的 Web 应用程序，并且可以处理 HTTP 请求和响应。
- Nginx：是一个高性能的 HTTP 和反向代理服务器，也是一个邮件代理服务器、通用 TCP/UDP 代理服务器。它以高稳定性、丰富的功能集、简单的配置和低资源消耗而闻名。
性能：
- Tomcat：由于 Java 虚拟机（JVM）的开销，Tomcat 在处理静态资源时通常比 Nginx 慢。
- Nginx：使用 C 语言编写，通常在处理静态资源和高并发请求时表现更好，具有更高的吞吐量和更低的内存消耗。
功能：
- Tomcat：提供了 Java EE 的完整支持，包括 WebSocket、Servlet、JSP 等，适合运行动态的 Java Web 应用。
- Nginx：提供了丰富的功能，如负载均衡、健康检查、静态资源服务、反向代理、缓存、SSL/TLS 终端等。
配置：
- Tomcat：配置相对复杂，尤其是在安全和性能调优方面。
- Nginx：以其简洁的配置文件而闻名，易于理解和管理。
可扩展性：
- Tomcat：通过添加不同的 Valve 和 Connector，可以扩展其功能。
- Nginx：通过模块系统和第三方模块，可以灵活地扩展其功能。
使用复杂度：
- Tomcat：对于 Java 开发者来说，由于其与 Java EE 的紧密集成，使用起来相对简单。
- Nginx：虽然配置简单，但对于没有网络和代理服务器经验的用户来说，可能需要一定的学习曲线。
部署：
- Tomcat：通常作为独立服务器运行，也可以作为 Apache HTTP Server 的模块运行。
- Nginx：通常作为反向代理服务器使用，与 Tomcat（或其他应用服务器）一起部署，以提高性能和安全性。
社区和文档：
- Tomcat：由 Apache 软件基金会维护，拥有活跃的社区和丰富的文档。
- Nginx：也有一个活跃的社区和丰富的文档，以及大量的第三方教程和资源。