【Web应用服务器_Tomcat】一、Tomcat基础与核心功能详解

在 Java Web 应用开发领域，Apache Tomcat 是一座不可或缺的基石。作为一款开源、轻量级的 Servlet 容器和 Web 服务器，Tomcat 以其稳定可靠、易于部署和高度可定制性，被广泛应用于各类 Web 应用的部署与运行。

一、Tomcat 简介

Tomcat 是 Apache 软件基金会下 Jakarta 项目开发的 Servlet 容器，它实现了 Java EE（Java Platform, Enterprise Edition）或 Jakarta EE（Java EE 的后续演进版本）中的 Servlet、JSP（JavaServer Pages）等核心规范，能够高效地处理 HTTP 请求，运行 Java Web 应用。自 1998 年发布第一个版本以来，Tomcat 不断发展和完善，如今已成为 Java Web 开发者最常用的服务器之一。

Tomcat 与 Java EE、Jakarta EE 平台紧密相连。不同版本的 Tomcat 对应着不同的 Java EE 或 Jakarta EE 规范，例如 Tomcat 9 及更早版本实现 Java EE 规范，而 Tomcat 10 及后续版本实现 Jakarta EE 规范。这种对应关系确保了 Tomcat 能够为基于相应规范开发的 Web 应用提供可靠的运行环境。

在实际应用场景中，从中小型企业的内部管理系统，到大型互联网公司的高并发电商平台，Tomcat 都扮演着关键角色。它的轻量级特性使其能够在资源有限的环境中高效运行，而强大的功能又足以支撑复杂的 Web 应用需求。

二、Tomcat 的安装与启动

2.1 安装环境准备

在 CentOS 7 系统上安装 Tomcat，首先需要确保系统已安装 Java 运行环境（JRE）或 Java 开发工具包（JDK）。可以通过以下命令检查 Java 版本：

bash 复制代码

java -version

如果系统未安装 Java，可使用以下命令安装 OpenJDK：

bash 复制代码

sudo yum install java-1.8.0-openjdk-devel

2.2 下载 Tomcat

访问 Tomcat 官方网站（Apache Tomcat® - Welcome!），下载适合的 Tomcat 版本。在 CentOS 7 上，通常选择 Tomcat 的 tar.gz 压缩包。使用wget命令下载 Tomcat 9.0 版本（以实际最新版本为准）：

bash 复制代码

wget https://dlcdn.apache.org/tomcat/tomcat-9/v9.0.71/bin/apache-tomcat-9.0.71.tar.gz

2.3 解压与配置

下载完成后，使用以下命令解压压缩包：

bash 复制代码

tar -zxvf apache-tomcat-9.0.71.tar.gz

将解压后的 Tomcat 目录移动到合适的位置，例如/usr/local/：

bash 复制代码

sudo mv apache-tomcat-9.0.71 /usr/local/tomcat

为了方便管理，可创建一个指向 Tomcat 目录的软链接：

bash 复制代码

sudo ln -s /usr/local/tomcat /usr/local/tomcat-latest

2.4 启动 Tomcat

进入 Tomcat 的bin目录：

bash 复制代码

cd /usr/local/tomcat-latest/bin

执行启动脚本：

bash 复制代码

./startup.sh

执行命令后，终端会输出一系列启动信息，表明 Tomcat 正在启动。可以通过查看 Tomcat 的日志文件/usr/local/tomcat-latest/logs/catalina.out来确认启动是否成功。如果启动过程中出现错误，日志文件会记录详细的错误信息，方便排查问题。

三、Tomcat 架构解析

Tomcat 的架构主要由 Server、Service、Connector 和 Container 四大组件构成，它们相互协作，共同完成 Web 请求的处理和响应。

3.1 Server 组件

Server 是 Tomcat 服务器的顶级组件，它代表整个 Tomcat 实例，负责管理一个或多个 Service。在/usr/local/tomcat-latest/conf/server.xml配置文件中，<Server>元素是根元素，定义了 Tomcat 服务器的基本属性和生命周期管理。

XML 复制代码

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
    <!-- 其他配置 -->
</Server>

其中，port属性指定了 Tomcat 服务器用于接收关闭命令的端口号，shutdown属性指定了关闭服务器时发送的命令字符串。当通过该端口发送指定的关闭命令时，Tomcat 服务器会优雅地停止运行。

3.2 Service 组件

Service 组件包含一个或多个 Connector 和一个 Container。它的主要作用是将 Connector 接收到的请求转发给 Container 进行处理，并将 Container 处理后的响应通过 Connector 返回给客户端。在server.xml中，<Service>元素定义了 Service 组件的配置：

XML 复制代码

<Service name="Catalina">
    <!-- Connector配置 -->
    <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />
    <!-- Container配置 -->
    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
        <!-- 其他配置 -->
    </Engine>
</Service>

3.3 Connector 组件

Connector 负责处理网络通信，接收客户端的请求，并将请求转发给 Container。它支持多种协议，如 HTTP/1.1、AJP（Apache JServ Protocol）等。以 HTTP 协议的 Connector 为例，在server.xml中的配置如下：

XML 复制代码

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

port：指定 Connector 监听的端口号，默认值为 8080。

protocol：指定使用的协议，这里是 HTTP/1.1。

connectionTimeout：指定连接超时时间（单位：毫秒），超过该时间未完成的连接将被关闭。

redirectPort：当需要将 HTTP 请求重定向到 HTTPS 时，指定重定向的端口号，默认为 8443。

3.4 Container 组件

Container 是 Tomcat 处理请求的核心组件，负责管理和执行 Servlet。它采用分层架构，由 Engine、Host、Context 和 Wrapper 四个子容器组成，层级关系为 Engine → Host → Context → Wrapper。

Engine：代表整个 Servlet 引擎，一个 Service 中只能有一个 Engine。它负责处理来自 Connector 的请求，并将请求分配给合适的 Host。

XML 复制代码

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
    <!-- 其他配置 -->
</Engine>

Host：代表一个虚拟主机，用于部署多个 Web 应用。每个 Host 可以包含多个 Context。

XML 复制代码

<Host name="localhost"  appBase="webapps"
      unpackWARs="true" autoDeploy="true">
    <!-- 其他配置 -->
</Host>

appBase属性指定了 Web 应用的部署目录，默认为webapps目录；unpackWARs属性表示是否自动解压 WAR 文件；autoDeploy属性表示是否自动部署 Web 应用。

Context：代表一个 Web 应用，每个 Web 应用对应一个 Context。它负责管理 Web 应用的资源、Servlet 映射等。

XML 复制代码

<Context path="/myapp" docBase="/usr/local/tomcat-latest/webapps/myapp"
         reloadable="true">
    <!-- 其他配置 -->
</Context>

path属性指定了 Web 应用的访问路径；docBase属性指定了 Web 应用的实际目录；reloadable属性表示当 Web 应用的类文件或配置文件发生变化时，是否自动重新加载应用。

Wrapper：代表一个 Servlet，它是 Container 的最底层容器，负责实例化和调用 Servlet。

四、Tomcat 核心功能详解

4.1 Servlet 容器功能

Servlet 是 Java Web 应用的核心组件，用于处理客户端请求并生成响应。Tomcat 作为 Servlet 容器，负责 Servlet 的生命周期管理，包括加载、实例化、初始化、服务请求和销毁。

当 Tomcat 启动时，它会扫描 Web 应用的WEB-INF/classes目录和WEB-INF/lib目录下的类文件，加载所有定义的 Servlet 类。在接收到针对某个 Servlet 的请求时，Tomcat 会实例化该 Servlet 对象（每个 Servlet 在应用中只有一个实例），并调用其init方法进行初始化。然后，通过调用service方法处理请求，根据请求的 HTTP 方法（如 GET、POST 等）调用相应的doGet、doPost等方法。最后，当 Tomcat 关闭或 Web 应用重新部署时，会调用 Servlet 的destroy方法进行资源清理。

以下是一个简单的 Servlet 示例，用于处理用户的登录请求：

java 复制代码

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        String username = request.getParameter("username");
        String password = request.getParameter("password");
        // 模拟登录验证
        if ("admin".equals(username) && "123456".equals(password)) {
            response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
            PrintWriter out = response.getWriter();
            out.println("<html>");
            out.println("<head><title>Login Success</title></head>");
            out.println("<body>");
            out.println("<h1>Welcome, " + username + "</h1>");
            out.println("</body>");
            out.println("</html>");
        } else {
            response.sendRedirect("login.html");
        }
    }
}

将上述 Servlet 代码编译后，放置在 Web 应用的WEB-INF/classes目录下，Tomcat 会自动识别并处理针对/login路径的请求。

4.2 JSP 支持

JSP 是一种动态网页技术，它允许在 HTML 页面中嵌入 Java 代码，从而实现动态内容的生成。Tomcat 对 JSP 提供了良好的支持，JSP 页面在运行时会被 Tomcat 转换成 Servlet 类并执行。

例如，创建一个简单的 JSP 页面index.jsp，用于显示当前时间：

html 复制代码

<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<html>
<head>
    <title>Current Time</title>
</head>
<body>
    <h1>Current Time: <%= new java.util.Date() %></h1>
</body>
</html>

当用户访问该 JSP 页面时，Tomcat 会将index.jsp转换成一个 Servlet 类，该 Servlet 类的_jspService方法包含了生成页面内容的逻辑。在首次访问 JSP 页面时，Tomcat 会进行转换和编译操作，后续访问则直接执行已编译的 Servlet 类，提高了响应速度。

4.3 Web 服务器功能

Tomcat 不仅是 Servlet 容器，还具备 Web 服务器的功能，能够处理 HTTP 请求和响应，提供静态资源（如 HTML、CSS、JavaScript 文件等）的服务。

当 Tomcat 接收到一个 HTTP 请求时，首先由 Connector 组件接收请求，然后根据请求的 URL 路径判断是请求静态资源还是动态资源。如果是请求静态资源，Tomcat 会直接从 Web 应用的资源目录中读取相应文件，并将其作为响应返回给客户端；如果是请求动态资源（如 Servlet 或 JSP），则将请求转发给 Container 组件进行处理。

例如，将一个index.html文件放置在 Web 应用的根目录下，用户通过浏览器访问http://localhost:8080/myapp/index.htm l时，Tomcat 会直接读取该文件并返回给用户。

4.4 管理和部署 Web 应用

4.4.1 部署方式

Tomcat 支持多种 Web 应用的部署方式，常见的有以下两种：

WAR 文件部署：将 Web 应用打包成 WAR 文件（类似于 ZIP 文件格式），然后将 WAR 文件放置在 Tomcat 的webapps目录下。Tomcat 会自动解压 WAR 文件，并部署其中的 Web 应用。例如，将开发好的myapp.war文件复制到/usr/local/tomcat-latest/webapps目录下，Tomcat 会自动解压并启动该应用。

目录结构部署：将 Web 应用的目录结构直接放置在webapps目录下。目录结构应包含WEB-INF目录，其中WEB-INF/classes目录存放 Java 类文件，WEB-INF/lib目录存放依赖的 jar 包，WEB-INF/web.xml文件是 Web 应用的配置文件（在 Servlet 3.0 及以上版本中，也可以通过注解进行配置，web.xml文件不是必需的）。

4.4.2 管理界面

Tomcat 提供了一个基于 Web 的管理界面，方便用户管理和监控 Web 应用。要启用管理界面，需要在/usr/local/tomcat-latest/conf/tomcat-users.xml文件中添加管理用户和角色：

XML 复制代码

<tomcat-users xmlns="http://tomcat.apache.org/xml"
              xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
              xsi:schemaLocation="http://tomcat.apache.org/xml tomcat-users.xsd"
              version="1.0">
    <role rolename="manager-gui"/>
    <role rolename="admin-gui"/>
    <user username="admin" password="admin" roles="manager-gui,admin-gui"/>
</tomcat-users>

上述配置添加了一个名为admin的用户，具有manager-gui和admin-gui角色，分别用于访问 Web 应用管理界面和服务器管理界面。

添加用户后，重启 Tomcat，通过浏览器访问http://localhost:8080/manager/html（管理 Web 应用）或http://localhost:8080/host-manager/html（管理虚拟主机），输入用户名和密码即可进入管理界面。在管理界面中，可以查看已部署的 Web 应用列表、启动 / 停止应用、部署新应用等操作。

4.5 安全性和会话管理

4.5.1 安全性

Tomcat 提供了多种安全管理功能，包括用户认证、授权和 SSL 支持等。

用户认证和授权：通过在tomcat-users.xml文件中配置用户和角色，结合 Web 应用的web.xml文件中的安全约束配置，实现用户认证和授权。例如，在web.xml中配置对某个资源的访问权限：

XML 复制代码

<security-constraint>
    <web-resource-collection>
        <web-resource-name>Secure Area</web-resource-name>
        <url-pattern>/admin/*</url-pattern>
    </web-resource-collection>
    <auth-constraint>
        <role-name>admin</role-name>
    </auth-constraint>
</security-constraint>
<login-config>
    <auth-method>BASIC</auth-method>
    <realm-name>Tomcat Realm</realm-name>
</login-config>

上述配置表示只有具有admin角色的用户才能访问/admin路径下的资源，认证方式为基本认证（BASIC）。

SSL 支持：为了保障数据传输的安全性，Tomcat 可以配置 SSL 证书，实现 HTTPS 协议。首先需要获取 SSL 证书（可以从证书颁发机构购买或使用自签名证书），然后在server.xml中配置 SSL Connector：

XML 复制代码

<Connector port="8443" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
           maxThreads="150" SSLEnabled="true">
    <SSLHostConfig>
        <Certificate certificateFile="conf/localhost.crt"
                     certificateKeyFile="conf/localhost.key"
                     type="RSA" />
    </SSLHostConfig>
</Connector>

certificateFile属性指定证书文件路径，certificateKeyFile属性指定私钥文件路径。配置完成后，重启 Tomcat，用户即可通过 HTTPS 协议访问 Web 应用。

4.5.2 会话管理

会话管理用于跟踪用户在多次请求之间的状态，例如购物车信息、用户登录状态等。Tomcat 通过HttpSession对象实现会话管理。

当用户首次访问 Web 应用时，Tomcat 会为用户创建一个唯一的会话 ID，并将其通过 Cookie 发送给客户端。后续用户的请求中会携带该会话 ID，Tomcat 根据会话 ID 识别用户的会话，并在服务器端维护会话相关的数据。

以下是一个在 Servlet 中使用会话管理的示例，用于记录用户的访问次数：

java 复制代码

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

@WebServlet("/counter")
public class CounterServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        HttpSession session = request.getSession(true);
        Integer count

【Web应用服务器_Tomcat】一、Tomcat基础与核心功能详解

一、Tomcat 简介​

二、Tomcat 的安装与启动​

2.1 安装环境准备​

2.2 下载 Tomcat​

2.3 解压与配置​

2.4 启动 Tomcat​

三、Tomcat 架构解析​

3.1 Server 组件​

3.2 Service 组件

3.3 Connector 组件​

3.4 Container 组件​

四、Tomcat 核心功能详解​

4.1 Servlet 容器功能​

4.2 JSP 支持​

4.3 Web 服务器功能

4.4 管理和部署 Web 应用​

4.4.1 部署方式​

4.4.2 管理界面​

4.5 安全性和会话管理​

4.5.1 安全性​

4.5.2 会话管理​

一、Tomcat 简介

二、Tomcat 的安装与启动

2.1 安装环境准备

2.2 下载 Tomcat

2.3 解压与配置

2.4 启动 Tomcat

三、Tomcat 架构解析

3.1 Server 组件

3.3 Connector 组件

3.4 Container 组件

四、Tomcat 核心功能详解

4.1 Servlet 容器功能

4.2 JSP 支持

4.4 管理和部署 Web 应用

4.4.1 部署方式

4.4.2 管理界面

4.5 安全性和会话管理

4.5.1 安全性

4.5.2 会话管理