快速入门这一篇就够了！Apache Tomcat 简单理解其原理以及使用

时间  2021-03-27 标签 JavaWeb

有了坚持不一定成功;但没有坚持，就注定失败。对于成功，坚持的塑造必不可少!

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一、概念

Tomcat 服务器是一个开源的轻量级Web应用服务器，在中小型系统和并发量小的场合下被普遍使用，是开发和调试Servlet、JSP 程序的首选。
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二、原理

Tomcat结构图：
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Tomcat主要组件：服务器Server，服务Service，连接器Connector、容器Container， 连接器Connector和容器Container是Tomcat的核心。

一个Container容器和一个或多个Connector组合在一起，加上其他一些支持的组件共同组成一个Service服务，有了Service服务便可以对外提供能力了，但是Service服务的生存需要一个环境，这个环境便是Server，Server组件为Service服务的正常使用提供了生存环境，Server组件可以同时管理一个或多个Service服务。

  • 两大组件：

1、Connector组件

Connector组件是Tomcat中的两个核心组件之一，他的主要任务是负责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对象传给处理这个请求的线程，处理这个请求的线程就是Container组件要做的事了。

2、Container组件

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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，它由四个自容器组件构成，分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系，存在包含关系。通常一个Servlet class对应一个Wrapper，如果有多个Servlet定义多个Wrapper，如果有多个Wrapper就要定义一个更高的Container，如Context。
Context 还可以定义在父容器 Host 中，Host 不是必须的，但是要运行 war 程序，就必须要 Host，因为 war 中必有 web.xml 文件，这个文件的解析就需要 Host 了，如果要有多个 Host 就要定义一个 top 容器 Engine 了。而 Engine 没有父容器了，一个 Engine 代表一个完整的 Servlet 引擎。

小贴士：war 程序就是一个web应用程序，具体可看： war文件—Web项目部署

Engine 容器 Engine 容器比较简单，它只定义了一些基本的关联关系
Host 容器 Host 是 Engine 的子容器，一个 Host 在 Engine 中代表一个虚拟主机，这个虚拟主机的作用就是运行多个应用，它负责安装和展开这些应用，并且标识这个应用以便能够区分它们。它的子容器通常是 Context，它除了关联子容器外，还有就是保存一个主机应该有的信息。
Context 容器 Context 代表 Servlet 的 Context，它具备了 Servlet 运行的基本环境，理论上只要有 Context 就能运行 Servlet 了。简单的 Tomcat 可以没有 Engine 和 Host。Context 最重要的功能就是管理它里面的 Servlet 实例，Servlet 实例在 Context 中是以 Wrapper 出现的，还有一点就是 Context 如何才能找到正确的 Servlet 来执行它呢？ Tomcat5 以前是通过一个 Mapper 类来管理的，Tomcat 5 以后这个功能被移到了 request 中，在前面的时序图中就可以发现获取子容器都是通过 request 来分配的。
Wrapper 容器 Wrapper 代表一个 Servlet，它负责管理一个 Servlet，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器，它没有子容器了，所以调用它的 addChild 将会报错。 Wrapper 的实现类是 StandardWrapper，StandardWrapper 还实现了拥有一个 Servlet 初始化信息的 ServletConfig，由此看出 StandardWrapper 将直接和 Servlet 的各种信息打交道。

其他组件： 安全组件 security、logger 日志组件、session、mbeans、naming 等其它组件。这些组件共同为 Connector 和 Container 提供必要的服务。

具体两大组件介绍请移步：

三、Tomcat目录

|—bin Tomcat：存放启动和关闭tomcat脚本；
|—conf Tomcat：存放不同的配置文件（server.xml和web.xml）；
|—doc：存放Tomcat文档；
|—lib/japser/common：存放Tomcat运行需要的库文件（JARS）；
|—logs：存放Tomcat执行时的LOG文件；
|—src：存放Tomcat的源代码；
|—webapps：Tomcat的主要Web发布目录（包括应用程序示例）；
|—work：存放jsp编译后产生的class文件；

四、Tomcat类加载

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Bootstrap($ JAVA_HOME/jre/lib/ext/.jar)
System($ CLASSPATH/.class和指定的jar)
Common($ CATALINA_HOME/common 下的classes,lib,endores三个子目录)
Catalina ($ CATALINA_HOME/server/下的classes和lib目录仅对Tomcat可见)
&Shared($ CATALINA_HOME/shared/下的classes和lib目录以及$ CATALINA_HOME/lib目录)仅对Web应用程序可见,对Tomcat不可见WebApp($ WEBAPP/Web-INF/仅对该WEB应用可见classes/.classlib/*.jar)

加载类和资源的顺序为：

1、/Web-INF/classes
2、/Web-INF/lib/.jar
3、Bootstrap
4、System
5、$ CATALINA_HOME/common/classes
6、$ CATALINA_HOME/common/endores/.jar
7、$ CATALINA_HOME/common/lib/.jar
8、$ CATALINA_HOME/shared/classes
9、$ CATALINA_HOME/shared/lib/.jar

五、HTTP请求Tomcat内部处理过程

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Tomcat Server处理一个HTTP请求的过程

1、用户点击网页内容，请求被发送到本机端口8080，被在那里监听的 HTTP/1.1 Connector 获得。
2、Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待Engine的回应。
3、Engine获得请求 localhost/test/index.jsp，匹配所有的虚拟主机Host。
4、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），名为localhost的Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有的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）。
5、path=“/test”的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找出对应的Servlet。Context匹配到URL PATTERN为*.jsp的Servlet,对应于JspServlet类。
6、构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的 doGet（）或doPost（).执行业务逻辑、数据存储等程序。
7、Context把执行完之后的HttpServletResponse对象返回给Host。
8、Host把HttpServletResponse对象返回给Engine。
9、Engine把HttpServletResponse对象返回Connector。
10、Connector把HttpServletResponse对象返回给客户Browser。

此处借鉴： Tomcat（一）:简介

六、Tomcat 的使用

6.1、 启动Tomcat
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6.2、在浏览器地址栏中输入：http://localhost:8080 或者 http://本地ip:8080，如果看到如下页面，证明启动成功

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6.3、关于 Tomcat 无法正常启动几种常见原因：

  • 问题一：环境变量
    1、检查jdk
    验证jdk的配置，在运行-cmd中输入 java -version
    即表示安装成功。
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    如果jdk没有问题，还需要配置两个环境变量。找到 jdk 和 jre 的路径，配置JAVA_HOME 和 JRE_HOME，变量值为jdk的安装路径。

    如果不清楚是否配置成功，可使用命令来检查。如下图，提示JRE_HOME变量没有配置成功。

    在tomcat bin目录下运行 cmd 输入 startup 进行检测
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    2、配置Tomcat环境变量

    需要新建的变量名为：CATALINA_BASE和CATALINA_HOME。

    1）若Tomcat为需要安装的版本，假定安装路径为 C:\tomcat.
    CATALINA_BASE:C:\tomcat
    CATALINA_HOME:C:\tomcat
    修改Path，在其变量值中添加 %CATALINA_HOME%\lib;%CATALINA_HOME%\bin。

    2）若为免安装的版本，直接写解压后的路径即可。
    CATALINA_BASE:E:\apache-tomcat-8.5.31-windows-64位
    CATALINA_HOME:E:\apache-tomcat-8.5.31-windows-64位

  • 问题一：端口占用

    修改端口即可

6.4、 配置Tomcat的端口

tomcat默认的端口是8080（访问端口）

http 的默认端口是80，如果访问的时候输入http://www.baidu.com相当于http://www.baidu.com:80。当真正在项目上线之后，通常采用80，修改方法如下：

1）找到tomcat目录/conf/server.xml

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2）修改port的值，将port端口的值修改为80

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3）然后在浏览器中输入 http://localhost:80 或 http://本地ip 访问测试

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配置没问题，访问成功。

小技巧： 使用 catalina run 命令来 启动 Tomcat（在Tomcat 的 bin 目录 中打开 cmd 输入命令）

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好处： 当Tomcat启动失败的时候，会有一闪而过的情况，当我们使用 catalina run 这个命令启动Tomcat的时候，出现错误，我们可以清楚的看到tomcat失败的原因，不会一闪而过，更方便找出错误。

6.5、 Tomcat服务关闭：

第一种：Ctrl+C键 关闭 Tomcat服务器
第二种：点击Tomcat窗口的右上角关闭按钮 （暴力停止服务器,常用😂😂）
第三种：找到tomcat目录/bin/shutdown.bat文件，双击执行关闭Tomcat

6.6、Tomcat项目部署方式：

  • 第一种： 在conf/server.xml文件的host元素中配置，例如：
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    配置好之后，重启服务器即可。谨慎更改 , 配置错误，会导致tomcat里存放的其它网站瘫痪。

  • 第二种： 将网站目录复制到tomcat/webapps目录（常用）
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  • 第三种: 在 conf\Catalina\localhost 创建任意名称的xml文件。在文件中编写 <Context docBase="D:\hello" />

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  • 第四种: 把网站目录压缩成war包部署到tomcat中
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    启动服务自动解压
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  • 第五种: webapps目录下/ROOT工程的访问

当我们在浏览器中直接输入http://ip地址:端口号 那么 默认访问的是Tomcat目录 /webapps/ROOT 目录 , 如果webapps下面有一个ROOT的项目。那么在访问的时候，直接可以省略项目的名字/ 表示找到root目录

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  • 第六种: 动态项目
    • java动态项目的目录结构：
      • 项目的根目录
        • WEB-INF目录：
          • web.xml：web项目的核心配置文件
          • classes目录：放置字节码文件的目录
          • lib目录：放置依赖的jar包

6.7、IDEA开发工具与tomcat的相关配置：

  • 整合Tomcat和IDEA 开发工具中
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小贴士： 为什么选择 Update resources 请移步这位博主写的 idea 中Update resources和Update classes and resources、Redeploy的区别和应用场景， 这里就不多赘述了。

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  • 创建一个 java动态项目

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  • 项目运行：

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完结，撒花 ~ ~ ， 2020 9月份入门Tomcat，回顾知新

后续将会更新 Apache Tomcat 专栏， 深入了解 Tomcat 的底层原理，工作原理，系统构架与设计模式，敬请期待！

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