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一、简介

1. 历史

  • 1996 年底，SUN 公司发布了 Servlet 第一版规范。
  • 1997 年 SUN 公司软件架构师 James Duncan Davidson，开发了 Servlet 的参考实现项目 Java Web Server。
  • 1999 将项目贡献给了 ASF，和 ASF 现有的 JServ 项目合并发布初始版本 Tomcat 3.0，实现了 Servlet 2.2 和 JSP 1.1 规范。
  • Tomcat 仅仅实现了 Java EE 规范中与 Servlet、JSP 相关的类库，是 JavaEE 不完整实现。
  • 2001 年 Tomcat 4.x 发布时，内建了 Catalina（Servlet容器）和 Jasper（JSP engine）等。
  • 2005 年成为 Apache 顶级项目。

官网：https://tomcat.apache.org/

2. 应用场景

  Tomcat 是 Apache 的扩展，是 Apache 的一个子项目，它具备 Web 服务器的所有功能，不仅可以监听接受请求并响应静态资源，而且可以在后端运行特定规范的 Java 代码 Servlet，同时将执行的结果以 HTML 代码的形式返回客户端。
  Tomcat 虽然和 Apache 或者 Nginx 这些 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，然而由于其处理静态 HTML 的能力远不及 Apache 或者 Nginx，所以 Tomcat 通常是作为一个 Servlet 和 JSP 容器，单独运行在后端。

3. 组件

Tomcat 由一系列的组件构成，其中核心的组件有三个

名称功能
Web 容器完成 Web 服务器的功能（ 如 HTTP/HTTPS 请求的接受和响应 ）
Servlet 容器由名称为 catalina 的脚本来处理 Servlet 代码（ 如从数据库中拿取数据给与前端 ）
JSP 容器用于将 JSP 动态网页翻译成 Servlet 代码（ index.html index.php index.jsp ）

二、Tomcat 详述

1. Tomcat 核心组件详解

1.1 Web 容器

  负责 WEB 服务的 TCP/IP、HTTP/HTTPS 等协议响应、处理 （nginx 处理静态页面的应用交互）

1.2 JSP 容器（JAVA Scripts page）

  • 一种动态网页开发技术
  • 它使用 JSP 标签在 HTML 网页中插入 Java 代码，通常以 <%开头，以%>结束
  • JSP 是一种 Java servlet，主要用于实现 Java web 应用程序的用户界面部分
  • JSP 通过网页表单获取用户输入数据、访问数据库及其他数据源，然后动态地创建网页

1.3 Servlet 容器

  • 由名称为 catalina.sh 的脚本来处理 Servlet 代码（Servlet 代码是由 Java 编写的）
  • Servlet 容器调用 API 接口，找到对接的项目，对接的项目从 mysql 数据库中获得相应信息，比如：数据库交互、加密、支付宝、人脸识别等，处理完后会将这些数据返回给 jsp，通过 jsp 中的 index.jsp 展示出来，再把相应信息返回给客户

2. Tomcat 请求处理过程

在这里插入图片描述

① 用户点击网页内容，请求被发送到本机端口 8080，Service 作为一个进程支持 Tomcat，Connector 作为一个连接器（连接 nginx 或者外部请求），等着去监听 HTTP1.1 版本中的 8080 端口（Coyote：可以看做运行 Connector 连接器运行的环境）；
② 交给后端 container 容器中的 Engine（支持容器正常运行的引擎）；
③ 在引擎所支持的 container 容器内会有一个项目 host（比如支付宝、淘宝等），进行交互，借助于 context 做连接的服务，连接的是 java 的前端和后端；
④ 交给 servlet 处理 java 后端数据与数据库交互；
⑤ servlet 处理完会返回给 context（连接器）；
⑥ context 返回给 engine 引擎；
⑦ engine 引擎返回给端口，最终通过映射端口的方式将页面展现给客户。

三、Tomcat 安装

1. YUM 安装

centos7 中自带的 yum 源中是 Tomcat 7.0 版本。安装完通过浏览器可以观察一下首页。

yum -y install tomcat tomcat-admin-webapps tomcat-webapps
systemctl start tomcat.service && systemctl enable tomcat.service
ss -anlt
#依赖安装 tomcat-jsp、tomcat-servlet

2. 预下载安装包安装

2.1 安装 JDK 环境

[root@c7-1 ~]#systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
[root@c7-1 ~]#setenforce 0
[root@c7-1 ~]#ls
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  jdk-8u201-linux-x64.rpm
[root@c7-1 ~]#rpm -i jdk-8u201-linux-x64.rpm 
警告：jdk-8u201-linux-x64.rpm: 头V3 RSA/SHA256 Signature, 密钥 ID ec551f03: NOKEY
Unpacking JAR files...
	tools.jar...
	plugin.jar...
	javaws.jar...
	deploy.jar...
	rt.jar...
	jsse.jar...
	charsets.jar...
	localedata.jar...
[root@c7-1 ~]#cat >> /etc/profile.d/java.sh <<EOF
> export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
> export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JAVA_HOME/lib/dt.jar
> export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
> EOF
[root@c7-1 ~]#source /etc/profile.d/java.sh
[root@c7-1 ~]#java -version
openjdk version "1.8.0_222-ea"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_222-ea-b03)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.222-b03, mixed mode)

CLASSPATH：编译、运行 Java 程序时，JRE 会去该变量指定的路径中搜索所需的类（ .class ）文件
dt.jar：关于运行环境的类库，主要是 swing 的包
tools.jar：主要是一些 jdk 工具的类库，包括 javac，java，javap，javadoc 等
JDK：java development kit（ Java 开发工具）
JRE：java runtime environment（ Java 运行时环境）
JVM：java virtuak machine（ Java 虚拟机），使 Java 程序可以在多种平台上运行 .class 文件

编写一个简单的 JAVA 文件验证下

[root@c7-1 ~]#cat > test.java <<EOF
> public class test {
>         public static void main(String[] args){
>         System.out.println("Hello world!");
>         }
> }
> EOF
[root@c7-1 ~]#javac test.java
[root@c7-1 ~]#ls
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  jdk-8u201-linux-x64.rpm  test.class  test.java
[root@c7-1 ~]#java test
Hello world!

2.2 安装 Tomcat

[root@c7-1 ~]#ls
apache-tomcat-9.0.16.tar.gz  jdk-8u201-linux-x64.rpm  test.class  test.java
[root@c7-1 ~]#tar xf apache-tomcat-9.0.16.tar.gz
[root@c7-1 ~]#mv apache-tomcat-9.0.16 /usr/local/tomcat
[root@c7-1 ~]#/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@c7-1 ~]#netstat -antp | grep 8080
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      61653/java     
[root@c7-1 ~]#ln -s /usr/local/tomcat/bin/startup.sh /usr/local/bin/
[root@c7-1 ~]#ln -s /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh /usr/local/bin/

#优化了启动方式后就可以在任意目录开启和关闭 tomcat 了

浏览器访问 http://<你的IP>:8080 查看 Tomcat 首页
在这里插入图片描述

tomcat 主要目录说明

[root@c7-1 ~]#ls /usr/local/tomcat/
bin  BUILDING.txt  conf  CONTRIBUTING.md  lib  LICENSE  logs  NOTICE  README.md  RELEASE-NOTES  RUNNING.txt  temp  webapps  work
目录说明
bin存放 Windows 或 Linux 平台上启动和关闭 Tomcat 的脚本文件
conf存放 Tomcat 服务器的各种全局配置文件，其中最重要的是的是 server.xml 和 web.xml
lib存放 Tomcat 运行需要的库文件（JARS），一般不作任何改动，除非连接第三方服务，比如 redis，那就需要添加相对应的 jar 包
logs存放 Tomcat 执行时的 LOG 文件（日志）
temp存放 Tomcat 运行时产生的文件
webappsTomcat 的主要 Web 发布目录（包括应用程序示例），是存放项目资源的目录
workTomcat 工作目录，存放 jsp 编译后产生的 class 文件，一般清除 Tomcat 缓存的时候会使用到

优化 Tomcat 启动速度

#生产环境中第一次启动 Tomcat 可能会发现 Tomcat 启动很慢，默认情况下可能需要几十秒，此时可以修改 JDK 参数进行优化
vim /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64/jre/lib/security/java.security 
------修改117行-----
securerandom.source=file:/dev/urandom

#重启生效
/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

# /dev/random 和 /dev/urandom 都是伪终端，但是 /dev/urandom 提供的数据流更快
# JRE 默认使用 /dev/random 作为随机数来源，当熵池大小不够的时候，random 会很慢，造成随机数生成调用阻塞

Tomcat 主配置文件 /usr/local/tomcat/conf/server.xml

#匹配搜索 8080
  <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"		#毫秒
               redirectPort="8443" />			# SSL 重定向/映射 443端口（https）

四、Tomcat 虚拟主机

很多时候公司会有多个项目需要运行，那么肯定不可能是一台服务器上运行多个 Tomcat 服务，这样会消耗太多的系统资源。此时就需要使用到 Tomcat 虚拟主机。
例如：现在新增两个域名 www.dog.com 和 www.cat.com，希望通过这两个域名访问到不同的项目内容。

添加主机域名映射

[root@c7-1 ~]#echo "192.168.10.20 www.dog.com www.cat.com" >> /etc/hosts

创建目录及文件

[root@c7-1 ~]#mkdir /usr/local/tomcat/webapps/dog
[root@c7-1 ~]#mkdir /usr/local/tomcat/webapps/cat
//在对应目录下创建默认首页文件，用以测试
[root@c7-1 ~]#echo "hello dog~" > /usr/local/tomcat/webapps/dog/index.jsp
[root@c7-1 ~]#echo "hello cat~" > /usr/local/tomcat/webapps/cat/index.jsp

修改 Tomcat 主配置文件

[root@c7-1 ~]#vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
//在165行插入以下内容
<Host name="www.dog.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false" xmlNamespaceAware="false">
<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/dog" path="" reloadable="true" />
</Host>

<Host name="www.cat.com" appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true" xmlValidation="false"    xmlNamespaceAware="false">
<Context docBase="/usr/local/tomcat/webapps/cat" path="" reloadable="true" />
</Host>

在这里插入图片描述
字段说明

字段说明
Host name主机名
appBaseTomcat 程序工作目录，相对路径为 webapps，绝对路径为 /usr/local/tomcat/webapps
unpackWARs是否解压 war 包
autoDeploy指示 Tomcat 运行时，如有新的 WEB 应用是否允许自动部署
xmlValidation是否验证 xml 文件执行有效性检验的标志
xmlNamespaceAware是否启用 xml 命名空间，设置该值与 xmlValidation 为 true，表示对 web.xml 文件执行有效性检验
appBaseWEB 应用的目录
path设置访问的 URI 为 WEB 应用的根目录
reloadable是否在程序有改动时重新载入

重启 Tomcat

[root@c7-1 ~]#/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
[root@c7-1 ~]#/usr/local/tomcat/bin/startup.sh 
Using CATALINA_BASE:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_HOME:   /usr/local/tomcat
Using CATALINA_TMPDIR: /usr/local/tomcat/temp
Using JRE_HOME:        /usr/java/jdk1.8.0_201-amd64
Using CLASSPATH:       /usr/local/tomcat/bin/bootstrap.jar:/usr/local/tomcat/bin/tomcat-juli.jar
Tomcat started.
[root@c7-1 ~]#netstat -antp | grep 8080
tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      67699/java          
tcp6       0      0 ::1:38414               ::1:8080                TIME_WAIT   -

PS：如果在脚本中重启 Tomcat 最好中间睡眠几秒

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
sleep 5 - 10
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh

浏览器分别访问 http://www.dog.com:8080 http://www.cat.com:8080
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

五、Tomcat 优化

  • Tomcat 默认安装下的缺省配置并不适合生产环境，它可能会频繁出现假死现象需要重启，只有通过不断压测优化才能让它最高效率稳定的运行
  • 优化主要包括三方面：操作系统优化（内核参数优化）、Tomcat 配置文件参数优化、Java 虚拟机（JVM）调优

常用的优化相关参数如下

参数说明
maxThreadsTomcat 使用线程来处理接收的每个请求，这个值表示 Tomcat 可创建的最大的线程数，默认值是 200
minSpareThreads最小空闲线程数，Tomcat 启动时的初始化的线程数，表示即使没有人使用也开这么多空线程等待，默认值是 10
maxSpareThreads最大备用线程数，一旦创建的线程超过这个值，Tomcat 就会关闭不再需要的 socket 线程。默认值是 -1（无限制）。一般不需要指定
URIEncoding指定 Tomcat 容器的 URL 编码格式，语言编码格式这块倒不如其它 Web 服务器软件配置方便，需要分别指定
connnectionTimeout网络连接超时，单位亳秒，设置为 0 表示永不超时，这样设置有隐患的。通常默认 20000 亳秒就可以
enableLookups是否反查域名，以返回远程主机的主机名，取值为 true 或 false ，如果设置为 false， 则直接返回 IP 地址。为了提高处理能力，应设置为 false
disableUploadTimeout上传时是否使用超时机制，应设置为 true
connectionUploadTimeout上传超时时间，毕竟文件上传可能需要消耗更多的时间，这个根据你自己的业务需要自己调，以使 Servlet 有较长的时间来完成它的执行，需要与上一个参数一起配合使用才会生效
acceptCount指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可传入连接请求的最大队列长度，超过这个数的请求将不予处理，默认为 100 个
compression是否对响应的数据进行 GZIP 压缩，off 表示禁止压缩、on 表示允许压缩、force 表示所有情况下都进行压缩，默认值为 off，压缩数据后可以有效的减少页面的大小，一般可以减小 1/3 左右，节省带宽
compressionMinSize表示压缩响应的最小值，只有当响应报文大小大于这个值的时候才会对报文进行压缩，如果开启了压缩功能，默认值就是 2048
compressableMimeType压缩类型，指定对哪些类型的文件进行数据压缩
noCompressionUserAgents=“gozilla, traviata”对于以下的浏览器，不启用压缩

优化实例：

vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml
#------71行插入------
minSpareThreads="50" 
#最小空闲线程数为 50
enableLookups="false"
#不开启反查域名
disableUploadTimeout="true"
#上传时使用超时机制
acceptCount="300" 
#线程数都被占用时，可传入最大连接请求队列为 300
maxThreads="500"
#可创建的最大线程数为 500
processorCache="500"
#控制 Tomcat 内部 RequestProcessor 的缓存池大小，若超过 500，则会创建新的 RequestProcessor 实例
URIEncoding="UTF-8" 
#字符集为 UTF-8
compression="on"
#开启对响应的数据进行 GZIP 压缩
compressionMinSize="2048"
#压缩响应最小值，开启则默认 2048，只有大于该值时才会对报文进行压缩
compressableMimeType="text/html,text/xml,text/javascript,text/css,text/plain,image/gif,image /jpg,image/png"/>
#压缩可支持类型

在这里插入图片描述
重启 Tomcat 生效

/usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
sleep 5 - 10
/usr/local/tomcat/bin/startup.sh
# tomcat # java
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