关于tomcat的思考与总结（上）

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-01-17 01:49 232阅读 0赞

一直在使用Tomcat，但是知识点点非常零散，没有系统的总结和思考过。知道Tomcat是一个运行Servlet和JSP的轻量级服务器，知道Tomcat可以启动一个Java服务。每次将java工程的war包放到tomcat的webapp目录下，启动服务器就可以访问相应的服务。但是对tomcat的原理的掌握非常零散。

### 文章目录 ###

*  1.servlet
 *  2.Tomcat层次结构
 *   *  2.1 tomcat结构
     *  2.2 Servlet与tomcat的关系
 *  3.Tomcat配置
 *   *  3.1 server.xml
     *  3.2 web.xml
 *  4. Tomcat的启动流程
 *   *  4.1 请求处理流程
     *  4.2 请求映射

# 1.servlet #

**key word：servlet、servlet容器、web server**

Tomcat是可以运行Servlet和JSP的Web应用服务器。理解Tomcat就必须先理解Servlet。

**来源于维基百科的解释**：Servlet（Server Applet），全称Java Servlet。是用Java编写的服务器端程序。其主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。狭义的Servlet是指Java语言实现的一个接口，广义的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类，一般情况下，人们将Servlet理解为后者。Servlet运行于支持Java的应用服务器中。从实现上讲，Servlet可以响应任何类型的请求，但绝大多数情况下Servlet只用来扩展基于HTTP协议的Web服务器。

它的工作模式的最简洁的描述就是：①客户端发送请求至服务器②服务器启动并调用Servlet，Servlet根据客户端请求生成响应内容并将其传给服务器③服务器将响应返回客户端。

**简单来说**：servlet就是一个可以实现特定功能的Java接口，且必须运行在支持Servlet的应用服务器上，比如Tomcat。Servlet由Servlet容器所管理，关于Servlet容器可以参考[该文章][Link 1]，将servlet、servlet容器、Web Server的关系讲解的比较清晰：servlet是按照特定要求实现了某种服务的接口，所有的servlet由servlet容器来管理，servlet容器是web Server(例如tomcat)中的重要组成部分，实现了服务端可动态返回所需求的内容。一下就是Tomcat服务器响应客户请求过程。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
①处表示Web服务器接收到客户端发出的HTTP请求后，转发给Servlet容器，同时把控制返回Servlet容器。②处表示Servlet容器把响应对象ServletResponse中的处理结果返回给Web服务器，通知Web服务器以HTTP响应的方式发送给客户端，同时把控制返回给Web服务器。

# 2.Tomcat层次结构 #

## 2.1 tomcat结构 ##

Tomcat服务器是一系列的可配置组装件构成，核心组件是Catalina Servlet容器。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
（1）Server层

对应Server组件，逻辑上表示整个Tomcat，即整个Catalina Servlet容器。它处于Tomcat顶层，可以包含一个或多个Service层。Tomcat提供了该层接口的一个默认实现，所以通常不需要用户自己去实现。

（2）Service层

对应Service组件，是包含在Server层中的一个逻辑功能层。它包含一个Engine层，以及一个或多个连接器（Connector）。Service组件将一个或多个Connector组件绑定到Engine层上，**Connector组件侦听端口，获得用户请求**，并将请求交给Engine层处理，同时把处理结果发给用户，从而实现一个特定的实际功能。Tomcat提供了Service接口的默认实现，所以通常也不需要用户定制。

（3）Engine层

对应Engine组件，该层是请求分发处理层，可以连接多个Connector。它从Connector接收请求后，解析出可以完成用户请求的URL，根据该URL可以把请求匹配到正确的Host上，当Host处理完用户请求后，Engine层把结果返回给适合的连接器，再由连接器传输给用户。该层的接口一般不需要用户来定制，特殊情况下，用户可以通过实现该接口来提供自定义的引擎。

（4）Host层

对应Host组件，该层表示一个虚拟主机，一个Engine层可以包含多个Host层，每个Host层可以包含一个或多个Context层，对应不同的Web应用。因为Tomcat给出的Host接口的实现（类StandardHost）提供了重要的附加功能，所以用户通常不需要定制Host。

（5）Context层

对应Context组件，该层**代表某个虚拟主机上的实际目录或一个WAR**，即单个Web应用程序，它运行在特定的虚拟主机中，使用最为频繁。一个Host层包含多个Context层，**每一个Context都有唯一的路径，Host层接到请求后，根据用户请求的URL，将请求定位到Context层。**

假设有3个Web应用，分别为HelloWorld、Counter和TableList，他们对应的URL分别为：

helloWorld：http://localhost1:8080/HelloWorld/index.html
    Counter：http://localhost1:8080/HelloWorld/index.html
    TableList：http://localhost1:8080/TableList/index.jsp

3个用户分别访问上述3个地址，则Tomcat服务器各个组件响应用户请求的过程如下图所示，其中每一个Context容器对应位移的Java Web应用。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 2.2 Servlet与tomcat的关系 ##

在第1节中讲述了servlet的功能及含义，提到tomcat是servlet容器，那么servlet在tomcat结构中的具体位置在哪里呢？参考[一篇讲的很棒的博客][Link 2]。

Tomcat 的容器等级中，Context 容器是直接管理在容器中的包装类 Wrapper (Servlet 被解析和包装成Context 容器中的 StandardWrapper)，所以 Context 容器如何运行将直接影响 Servlet 的工作方式。所以，真正管理 Servlet 的容器是 Context 容器，一个 Context 对应一个 Web 工程，而在一个Web工程中可能存在多个Wrapper（包装后的servlet）。

从 Tomcat 的配置文件中可以很容易发现这一点，如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

# 3.Tomcat配置 #

在Tomcat目录中，比较重要的配置文件有\\conf下的tomcat-users.xml、server.xml以及\\webapps中应用程序目录下的web.xml。

## 3.1 server.xml ##

要想顺利使用Tomcat，理解它的工作流程，必须了解server.xml的配置，参考[这个博客][Link 3]中对web.xml每个字段的讲解。也可以参考更加详细的[那个博客][Link 4].

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
注意上面提到的reloadable字段，如果为true。则可以自动检测目录/WEB-INF/lib和目录/WEB-INF/classes下内容变化，自动装载新的应用程序，在不重启tomcat的情况下改变应用程序。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
注意上表中的unpackWARs字段，如果为true，则tomcat会自动将WAR文件解压，否则不解压，直接从WAR文件中运行应用程序。

## 3.2 web.xml ##

web.xml分为/conf/web.xml文件和项目目录下的webxml。他们的加载顺序是 tomcat conf目录下 —>项目目录下的。tomcat config目录下的为服务器全局作用域，一般用来配置全局设置、数据源等，而项目目录下的为局部作用域。

/conf/web.xml一般是通用的，如果不设置，会有默认的。而项目中的web.xml更加复杂，有很多的常用元素。

<web-app>  
    	<display-name></display-name>   定义了WEB应用的名字  
    	<description></description>   声明WEB应用的描述信息  
       
       
    	<context-param></context-param>    声明应用范围内的初始化参数。  
    	
    	<filter></filter> 过滤器元素将一个名字与一个实现javax.servlet.Filter接口的类相关联。  
    	<filter-mapping></filter-mapping> 一旦命名了一个过滤器，就要利用filter-mapping元素把它与一个或多个servlet或JSP页面相关联。 
    
    	<listener></listener>servlet API的版本2.3增加了对事件监听程序的支持，事件监听程序在建立、修改和删除会话或servlet环境时得到通知。 
                         Listener元素指出事件监听程序类。  
        
                         
    	<servlet></servlet> 在向servlet或JSP页面制定初始化参数或定制URL时，必须首先命名servlet或JSP页面。Servlet元素就是用来完成此项任务的。 
    	<servlet-mapping></servlet-mapping> 服务器一般为servlet提供一个缺省的URL：http://host/webAppPrefix/servlet/ServletName。 
                  但是，常常会更改这个URL，以便servlet可以访问初始化参数或更容易地处理相对URL。在更改缺省URL时，使用servlet-mapping元素。 
       
    
    	<session-config></session-config> 如果某个会话在一定时间内未被访问，服务器可以抛弃它以节省内存。  
              可通过使用HttpSession的setMaxInactiveInterval方法明确设置单个会话对象的超时值，或者可利用session-config元素制定缺省超时值。 
       
    	<mime-mapping></mime-mapping>如果Web应用具有想到特殊的文件，希望能保证给他们分配特定的MIME类型，则mime-mapping元素提供这种保证。 
    
    
    	<welcome-file-list></welcome-file-list> 指示服务器在收到引用一个目录名而不是文件名的URL时，使用哪个文件。  
    	<error-page></error-page> 在返回特定HTTP状态代码时，或者特定类型的异常被抛出时，能够制定将要显示的页面。
    
      
    	<taglib></taglib> 对标记库描述符文件（Tag Libraryu Descriptor file）指定别名。此功能使你能够更改TLD文件的位置， 
                      而不用编辑使用这些文件的JSP页面。  
    	<resource-env-ref></resource-env-ref>声明与资源相关的一个管理对象。  
    	<resource-ref></resource-ref> 声明一个资源工厂使用的外部资源。  
    	<security-constraint></security-constraint> 制定应该保护的URL。它与login-config元素联合使用  
    	<login-config></login-config> 指定服务器应该怎样给试图访问受保护页面的用户授权。它与sercurity-constraint元素联合使用。 
    	<security-role></security-role>给出安全角色的一个列表，这些角色将出现在servlet元素内的security-role-ref元素 
                       的role-name子元素中。分别地声明角色可使高级IDE处理安全信息更为容易。  
    	<env-entry></env-entry>声明Web应用的环境项。  
    	<ejb-ref></ejb-ref>声明一个EJB的主目录的引用。  
    	< ejb-local-ref></ ejb-local-ref>声明一个EJB的本地主目录的应用。  
    </web-app>

其中，各个元素配置的含义可以参考[这个博客][Link 5]，它讲解了每个元素配置的方法。其中servlet的配置即在tomcat启动时，注册的servlet就会加载到servlet容器当中。具体servlet的配置如下所示，每一个servlet都会匹配一些特定格式的URL。

<servlet></servlet> 用来声明一个servlet的数据，主要有以下子元素：  
         <servlet-name></servlet-name> 指定servlet的名称  
         <servlet-class></servlet-class> 指定servlet的类名称  
         <jsp-file></jsp-file> 指定web站台中的某个JSP网页的完整路径  
         <init-param></init-param> 用来定义参数，可有多个init-param。在servlet类中通过getInitParamenter(String name)方法访问初始化参数 
         <load-on-startup></load-on-startup>指定当Web应用启动时，装载Servlet的次序。  
                                     当值为正数或零时：Servlet容器先加载数值小的servlet，再依次加载其他数值大的servlet. 
                                     当值为负或未定义：Servlet容器将在Web客户首次访问这个servlet时加载它  
        
         <servlet-mapping></servlet-mapping> 用来定义servlet所对应的URL，包含两个子元素  
         <servlet-name></servlet-name> 指定servlet的名称

# 4. Tomcat的启动流程 #

## 4.1 请求处理流程 ##

tomcat请求处理开始于：监听的Socket端口接收到数据，结束于将服务器的处理结果写入到Socket的输出流。下图是简单的过程。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 4.2 请求映射 ##

请求映射具体过程分为2个部分：一部分负责根据请求路径匹配的结果，按照回话等信息获取最终的映射结果（因为只根据请求路径匹配，结果可能为多个）。第二部分位于Mapper.map,负责完成具体的请求路径的匹配(下图中黑体部分：调用Mapper.map将匹配的Context、Wrapper设置到请求中)。

映射结果的获取流程如下图所示，其功能主要是通过请求来映射出对应的context。之所以流程看起来这么复杂，主要是因为存在多种情况，需要判断和处理，最终返回的Tomcat满足如下要求：

*  匹配请求路径
 *  如果有有效会话，则为包含会话的最新版本
 *  如果没有有效会话免责为所有匹配请求的最新版本
 *  Context必须是有效的（非暂停状态）

参考资料：《Tomcat架构解析》 中国工信出版集团/人民邮电出版社 刘光瑞著

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xvb25na2luZ3doYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/snarlfuture/article/details/18473761
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[Link 2]: https://blog.csdn.net/baidu_36583119/article/details/79642407
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[Link 3]: https://www.xuebuyuan.com/3199090.html
[Link 4]: https://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/8120008.html
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[Link 5]: https://www.cnblogs.com/jing1617/p/6501411.html
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