JAVA编程语言与Tomcat

编程语言：

硬件级：微码编程，汇编语言
系统级：C，C++，...
应用级：Java，PHP，Python，Ruby，Perl，C#，...
程序：指令+数据
- 过程式编程：以指令为中心，数据服务于代码；
- 对象式编程：以数据为中心，指令服务于数据；
  - 对象，方法（method）

CGI：Common Gateway Interface,通用网关接口

主要作用：例如在web服务器上，当收到客户端请求时，仅能够从本地加载静态内容返回给客户端；如果需要在服务器端运行一些处理结果，比如让客户端基于post提交表单，传些数据过来，在服务器端能保存下来，存储到数据库中或者存储到文件系统上，这时就需要服务端运行一些代码，而运行代码并不是http或者nginx的能力；
比如要运行java代码，对linux来讲，内核在跑，且内核上有接口，代码就能运行起来；所以使用java 写了一段动态网页放在服务器端，让客户端去请求，是没有问题的，只要java能够跟服务器端的CGI协议通信就行；实际就是java代码里面有个CGI库就可以；
因此，客户端一请求，就发送一个java进程，运行后就结束；再有请求就在那运行一个java进程；
CGI是通用的，背后使用任何一个变成语言，只要支持cgi扩展，能作为cgi交互运行即可；

JAVA发展史：

java最初是由James Gosling博士领导的绿色计划（Green Project）开始启动，此计划的目的是开发一种能够在各种消费性电子产品（如机顶盒、冰箱、收音机等）上运行的程序架构。这个计划的产品就是Java语言的前身：Oak（橡树）。Oak当时在消费品市场上并不算成功，但随着1995年互联网潮流的兴起，Oak迅速找到了最适合自己发展的市场定位并蜕变成为Java语言。
1995年5月23日，由Sun Microsystems公司将Oak语言改名为Java，并且在SunWorld大会上正式发布Java 1.0版本。Java语言第一次提出了“Write Once，Run Anywhere”的口号。
1996年，JDK(Java Development kit) 1.0发布，Java语言有了第一个正式版本的运行环境。它包含类库、开发工具（java编译器：javac）以及JVM(Sun Classic VM)
1997年，Sun公司发布了JDK1.1；技术代表有：JAR文件格式、JDBC、JavaBeans、RMI。Java语法也有了一定的发展，如内部类（Inner Class）和反射（Reflection）都是在这个时候出现的；
1998年发布JDK1.2；代表性技术：EJB，JAVA Plugin，Swing，JIT（java in time）
Sun分拆Java技术为三个方向：
- J2SE：Standard Edition
- J2EE：Enterprise Edition
- J2ME：Moble
2000年发布JDK，1.3
- 1999：Hotspot VM;
2002：JDK 1.4
...
2006: Sun开源了Java技术，GPL，建立了一个称为OpenJDK组织；
2006发布JDK1.6，Sun终结了从JDK 1.2开始已经有8年历史的J2EE、J2SE、J2ME的命名方式，启用Java SE 6、Java EE 6、Java ME 6的命名方式。
2009：Oracle公司收购Sun公司；
2011年Oracle公司发布Java SE 1.7
2014年发布java SE 1.8

java体系结构规范：（见下图）

java编程语言
Java Class文件格式
Java API
Java VM

java体系结构图.png

Java程序设计语言、Java虚拟机、JavaAPI类库这三部分统称为JDK（JavaDevelopmentKit），JDK是用于支持Java开发的最小环境。可以把JavaAPI类库中的Java SE API子集和Java虚拟机这两部分统称为JRE（Java Runtime Environment），JRE是支持Java程序运行的标准环境。

Java的核心组件：

Class Loader
执行引擎

Java编程语言的主要特性：

纯面向对象的编程、多线程、结构化错误处理、自动垃圾收集、动态链接、动态扩展、...

GC：Garbage Collector垃圾收集器

JVM运行时区域：

方法区：线程共享；用于存储被JVM加载的class信息、常量、静态变量、方法等；
Java堆：是JVM所管理的内存中占用空间最大的一部分；也是GC管理的主要区域；存储对象；
Java栈：线程私有，存储线程自己的局部变量；
PC寄存器：线程私有的内存空间，program counter程序的指令指针；
本地方法栈：存放当前系统的C库

Java 2 EE:

Java 2 SE : JDK
- OpenJDK，OracleJDK
Java 2 EE: JDK+企业级类库
- 企业级类库：
  - CGI: Common Gateway Interface
  - Servlet:
    - 类库；web app；
    - Servlet container，Servlet Engine
  - EJB、JMS、JMX、JavaMail、...
  - JSP: Java Server Page

                
                        TITLE
                        
                             ...
                             <%
                                 ... java code...
                             %>
                         
                 
                 基于japsper，将其转换为纯java代码，格式为servlet；

java源代码执行过程：index.java（源代码） --> javac（java编译器） --> index.class （java字节码）--> class loader（执行引擎） --> jvm（java虚拟机）
jsp文件的执行过程：index.jsp --> jasper（jsp引擎） --> index_jsp.java --> javac --> index_jsp.class --> class loader --> jvm
jsp：关键组件是jasper可以把java代码嵌入到html里；跟php一样；

企业级类库的实现：
- 商业版：WebSphere（IBM）、 WebLogic（Oracle）、Oc4j（Oracle）、 Glassfish、Geronimo、JOnAS、 JBOSS
- 开源实现：Tomcat（重量）、Jetty（轻量）、Resin
  - tomcat主要实现Servlet、jsp、JMX；tomcat就是java编写的；

Tomcat

1.tomcat的安装：
Tomcat安装分两步：
<1>. 安装JDK

安装方式一：系统自带的rpm包：

  [root@localhost ~]# yum list all *jdk*
  [root@localhost ~]# yum -y install java-1.7.0-openjdk.x86_64 java-1.7.0-openjdk-devel.x86_64
  [root@localhost local]# which java
  /usr/bin/java
  [root@localhost local]# ll `which java`
  lrwxrwxrwx 1 root root 22 Oct  5 21:51 /usr/bin/java -> /etc/alternatives/java
  [root@localhost local]# ll /etc/alternatives/java
  lrwxrwxrwx 1 root root 76 Oct  5 21:51 /etc/alternatives/java -> /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-1.7.0.191-2.6.15.4.el7_5.x86_64/jre/bin/java
  注：java程序的链接文件，如果1.6/1.7/1.8版本都安装了，则直接修改/etc/alternatives/java链接文件即可；
  为了以后能使用$JAVA_HOME找到/usr/bin/，要编辑：
  [root@localhost local]# vim /etc/profile.d/java.sh
  export JAVA_HOME=/usr/bin/

安装方式二：安装官方Oracle提供的：jdk-8u144-linux-x64.rpm

先到Oracle官网下载jdk：https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html

[root@localhost src]# rpm -ivh jdk-8u144-linux-x64.rpm 
[root@localhost src]# vim /etc/profile.d/java.sh
JAVA_HOME=/usr/java/latest
PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export JAVA_HOME PATH
[root@localhost src]# . /etc/profile.d/java.sh
[root@localhost ~]# ln -svi /usr/java/latest/jre/bin/java /etc/alternatives/java
ln: replace ‘/etc/alternatives/java’? y
‘/etc/alternatives/java’ -> ‘/usr/java/latest/jre/bin/java’
[root@localhost ~]# java -version
java version "1.8.0_144"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_144-b01)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.144-b01, mixed mode)

<2>.安装tomcat

方式一：系统自带

[root@localhost ~]# yum list all *tomcat*
  ...
  jglobus-ssl-proxies-tomcat.noarch                                 2.1.0-6.el7                                     epel   
  tomcat.noarch                                                     7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-admin-webapps.noarch                                       7.0.76-7.el7_5                                  updates    web应用管理器
  tomcat-docs-webapp.noarch                                         7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-el-2.2-api.noarch                                          7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-javadoc.noarch                                             7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-jsp-2.2-api.noarch                                         7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-jsvc.noarch                                                7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-lib.noarch                                                 7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-native.x86_64                                              1.2.17-1.el7                                    epel   
  tomcat-servlet-3.0-api.noarch                                     7.0.76-7.el7_5                                  updates
  tomcat-webapps.noarch                                             7.0.76-7.el7_5                                  updates   示例web应用
  tomcatjss.noarch                                                  7.2.1-7.el7_5   
 [root@localhost ~]# yum install tomcat tomcat-lib tomcat-admin-webapps tomcat-webapps
 [root@localhost ~]# systemctl start tomcat.service

使用浏览器访问192.168.43.14:8080

tomcat.png

<2>.方式二：官方下载二进制编译包
使用官方程序包：http://tomcat.apache.org/download-70.cgi
下载Binary Distributions中的core栏内的程序包版本就行；为tar.gz (pgp, md5, sha1)

下载：apache-tomcat-7.0.57.tar.gz
]# tar xf apache-tomcat-7.0.57.tar.gz -C /usr/local
]# cd /usr/local
]# ln -sv apache-tomcat-7.0.57 tomcat
]# vim /etc/profile.d/tomcat.sh
CATALINA_BASE=/usr/local/tomcat
PATH=$CATALINA_BASE/bin:$PATH
export CATALINA_BASE PATH

]# . /etc/profile.d/tomcat.sh

]# catalina.sh --help  
commands:
      debug            
      debug -security   
      jpda start        
      run               
      run -security     
      start 启动；
      start -security  使用安装管理器启动；
      stop              
      stop n            
      stop -force       
      stop n -force     
      configtest 配置测试；  
      version

注意：java程序运行时并不需要特权，使用普通用户身份运行即可；所以这就是为什么使用8080端口，因为只有管理员才能使用1023以内的端口；

tomcat的目录结构：
- bin：脚本及启动时用到的类
- lib：类库
- conf：配置文件
- logs：日志文件
- webapps：webapp默认的部署目录
- work：工作目录
- temp：临时文件目录
tomcat的配置文件
- server.xml：主配置文件
- context.xml：每个webapp都可以有专用的配置文件，这些配置文件通常位于webapp应用程序自己的目录下的META-INF目录中；此context.xml为每个webapp提供默认配置
- web.xml：每个webapp只有在部署后才能访问；这些配置文件通常位于webaoo应用程序自己的目录下的WEB-INF目录中；此文件则用于为各webapps定义默认的部署方式
- tomcat-users.xml：用户认证的账号和密码文件
- catalina.policy：当使用-security选项来启动tomcat实例时，会读取此配置文件来实现基于安全策略的运行方式
- catalina.properties：Java属性定义的文件，用于设定类加载器路径，以及一些与JVM调优相关的参数等
- logging-propeties：日志系统相关的配置

Tomcat的核心组件：server.xml

每一个组件都由一个Java“类”实现，这些组件大体可分为以下几个类型：
- 顶级组件：Server
- 服务类组件：Service
- 连接器组件：http, https, ajp（apache jserv protocol）
- 容器类：Engine, Host, Context
- 被嵌套类：valve, logger, realm, loader, manager, ...
- 集群类组件：listener, cluster, ...
JSP WebAPP组织结构
- / webapps的根目录
- index.jsp：主页
- WEB-INF/:存放当前webapp的私有资源的目录，通常存放当前webapp自用的web.xml
- META-INF/：当前webapp的私有资源目录，通常存放当前webapp自用的contex.xml
- classes/：类文件，存放当前webapp的私有类；
- lib/：当前webapp的私有类，被打包成jar格式
webapp归档格式：（webapp文件量会非常大，开发人员开发好后给运维人员，里面会有成千上万个文件；因此常被归档；）
- .war:webapp归档
- .jar:EJB的类打包文件
- .rar：资源适配器类打包文件
- .ear:企业级webapp

2. 部署一个测试应用myapp

 [root@localhost ~]# cd /var/lib/tomcat/webapps   #这是yum方式安装后webapp默认部署目录
 [root@localhost webapps]# mkdir -pv myapp/{classes,lib,WEB-INF,META-INF}  #创建webapp特有的目录结构
 [root@localhost webapps]# vim myapp/index.jsp  #提供webapp的测试页面
     <%@ page language="java" %>
        <%@ page import="java.util.*" %>
        
            
                JSP Test Page 
            
            
                <% out.println("hello world") ;
                %>

浏览器访问192.168.43.14:8080/myapp

tomcat-myapp.png

被部署应用以后，会在对应的work目录下/var/cache/tomcat/work/Catalina/localhost/目录下，每一个应用程序都有单独的目录，如：myapp/org/apache/jsp/index_jsp.java；
其jsp目录下有两个文件一个是由jsper转换之后的servlet源码文件，一个是被complier编译后的类文件index_jsp.class；
查看编译后的类文件：
]# cat work/Catalina/localhost/myapp/org/apache/jsp/index_jsp.java
此文件就是自己定义的页面资源被转换成servlet代码格式；如果没有jsp类库的话，这些代码都得有程序员自己编写；但有了jsp类库就可有jsper实现转换了；
编译结果就是index_jsp.class文件；使用java运行这个class文件是能够单独运行的；当然，class文件所依赖的各种类库有可能需要手动装载；

部署（deploy）webapp的相关操作：
- deploy：将文本app的源文件放置于目标目录、配置tomcat服务器能够基于context.xml文件中定义的路径来访问此webapp；将其特有的类通过class loader装载至tomcat；
  有两种部署方式：
  - 自动部署：auto deloy
  - 手动部署：
    - [1] 冷部署：把webapp复制到指定位置，而后才启动tomcat
    - [2] 热部署：不停止tomcat的前提下进行部署；使用部署工具：manager app、ant脚本、tcd（tomcat clent deoloyer）等；
- undeploy: 反部署，停止webapp，并从tomcat实例上拆除其部分文件和部署名
- stop:停止，不在向用户提供服务
- start:启动处于停止状态的webapp
- redeploy:重新部署
tomcat的两个管理应用
- manager
- host-manager

[root@localhost tomcat]# vim /etc/tomcat/tomcat-users.xml 
#添加如下两行：


[root@localhost tomcat]# systemctl restart tomcat

tomcat-Manager.png

tomcat-Manager2.png

[root@localhost tomcat]# vim /etc/tomcat/tomcat-users.xml 
#添加如下两行：


[root@localhost tomcat]# systemctl restart tomcat

host-manager.png

host-manager2.png

部署一个商城程序shopxx
<1>.冷部署：

]# unzip shopxx-a5-Beta.zip
]# cd /shopxx-v3.0-Beta
]# mv shopxx-3.0Beta/ /usr/local/tomcat/webapps/shopxx
]# systemctl restart tomcat.service
<2>. 使用manager app工具部署：
将shopxx程序包shopxx-3.0Beta解压并放在目录/var/lib/tomcat/webapps下

tomcat-Manager.png

deploy-manager.png

访问测试：

shopxx.png

3. Tomcat常用组件：

tomcat组件图.png

Server组件：tomcat实例，即运行的一个jvm进程；监听于tcp的8005端口接收“SHUTDAOWN”，各server监听的端口不能相同，因此一个物理主机上启动多个server实例时应该使用不同的端口。
service组件：用于实现将一个或多个connector链接器关联至一个engine；每个service可以包含多个connector，但只能包含一个engine。
connector组件：主要作用接入用户请求
进入tomcat的请求可分为两类：
- 第一，tomcat作为独立的应用程序服务器：standalone（直接由客户端发给tomcat链接器的请求），此时请求将来自于浏览器；浏览器只支持http，https。
- 第二，tomcat作为应用程序服务器（基于反代模式提供服务），请求将来自前端的反代主机；
  - httpd：http，https，ajp
  - nginx：http，https
- 链接器属性：
  - address：链接器监听的ip地址；默认省略标识监听本机所有可用ip
  - maxThreads：最大并发链接数，默认150；
  - port：监听的tcp端口；
  - protocol：链接器使用的协议，一般为HTTP/1.1orAJP/1.3;
  - redirectPort：重定向端口
  - connectionTimeout：连接的超时时长，单位为毫秒，默认为60000
  - enablelookups：是否通过DNS实现反解；一般都关闭
  - acceptCount：定义等待队列的长度
  - scheme：客户端请求时映射的协议类型；
  - debug：是否开启连接器调试功能
  - secure是否要求在安全模式工作
  - clientAuth: 是否验证客户端证书
  - sslProtocol=使用ssl协议版本；一般使用tsl

Engine：可以被称作容器的组件，是真正意义Servlet的一个实例，即Servlet引擎；默认引擎为catalina，其内部可以又有一个或多个Host组件来定义站点；通常需要通过defaultHost的属性定义默认Host
- 属性：
  - name=
  - defaultHost=默认虚拟主机
  - JvmRoute=
Host组件：位于Engine容器中用于接收请求并进行相应处理的主机或虚拟主机。
- 常用属性说明：
  - appBase：此Host的webapps目录，及存放非归档的web应用程序的目录或归档后的WAR文件的目录路径；可以使用基于$CATALINA_HOME的相对路径；
  - autoDeploy：在Tomcat处于运行状态时放置于appBase目录中的应用程序文件是否自动进行deploy，默认为true
  - unpackWars：在启用此webapps时是否对WAR格式的归档文件先进行展开；默认为true。
- 定义实例：
主机别名定义：如果一个主机有两个或以上的主机名，额外的名称均可以以别名的形式进行定义，如下：

magedu.com

Context组件：相当于httpd中的alias，定义访问路径；
- 常用的属性定义：
  - docBase：相应的Web应用程序的存放位置；也可以使用相对路径，起始路径为此Context所属Host中appBase定义的路径；切记，docBase的路径名不能与相应的Host中appBase中定义的路径名有包含关系，比如，如果appBase为deploy，而docBase绝不能为deploy-bbs类的名字；
  - path：相对于Web服务器根路径而言的URI；如果为空“”，则表示为此webapp的根路径；如果context定义在一个单独的xml文件中，此属性不需要定义；
  - reloadable：是否允许重新加载此context相关的Web应用程序的类；默认为false；
示例：
- valve组件：
  - 访问控制：
  - 访问日志：
  - 将tomcat日志格式定义为combined类型: pattern="%h %l %u %t %r %s %b %D %{Cookie}i %{User-Agent}i %{a}r"