javaweb1-tomcat初识

一、概念

Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器,运行jsp和servlet，使用HTTP与客户端（通常是浏览器）进行通信。Tomcat 是一个小型的轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP 程序的首选，因为Tomcat 技术先进、性能稳定，成为目前比较流行的Web 应用服务器。Tomcat是应用（java）服务器，它只是一个servlet容器，是Apache的扩展，但它是独立运行的

二、原理

Tomcat结构图：

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。

三、两大组件

1、Connector

一个Connecter将在某个指定的端口上侦听客户请求，接收浏览器的发过来的 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Engine(Container中的一部分)，从Engine出获得响应并返回客户。
Tomcat中默认有两个经典的Connector，一个直接侦听来自Browser的HTTP请求，另外一个来自其他的WebServer请求。HTTP/1.1 Connector在端口8080处侦听来自客户Browser的HTTP请求，AJP/1.3 Connector在端口8009处侦听其他Web Server（其他的HTTP服务器）的Servlet/JSP请求。
Connector 最重要的功能就是接收连接请求然后分配线程让 Container 来处理这个请求，所以这必然是多线程的，多线程的处理是 Connector 设计的核心。
Connector的配置在conf/server.xml配置文件中

一个Connector就表示在service中添加了一个Connector，Connector的属性中包含了其监听的端口、监听的协议、超时等设置
假如我想让一个service以两个端口（8080、8081）都监听HTTP请求的话，可如下配置

以上配置了两个端口（两个Connector）来监听http的请求，启动tomcat如下

服务器开启了两个监听http的端口， 然后http://localhost:8081 和http://localhost:8080 都能访问到tomcat的首页了

2、Container

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。

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，Tomcat5 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。

3、其他组件

Tomcat 还有其它重要的组件，如安全组件 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。

四、HTTP请求过程

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Coyote 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。

五、目录结构说明

1.bin：

bin目录主要是用来存放tomcat的命令，主要有两大类，一类是以.sh结尾的（linux命令），另一类是以.bat结尾的（windows命令）。

很多环境变量的设置都在此处，例如可以设置JDK路径、tomcat路径
startup 用来启动tomcat
shutdown 用来关闭tomcat
修改catalina可以设置tomcat的内存

2.conf：

conf目录主要是用来存放tomcat的一些配置文件。

server.xml可以设置端口号、设置域名或IP、默认加载的项目、请求编码
web.xml可以设置tomcat支持的文件类型
context.xml可以用来配置数据源之类的
tomcat-users.xml用来配置管理tomcat的用户与权限
在Catalina目录下可以设置默认加载的项目

3.lib:

lib目录主要用来存放tomcat运行需要加载的jar包。
例如，像连接数据库的jdbc的包我们可以加入到lib目录中来。

4.logs：

logs目录用来存放tomcat在运行过程中产生的日志文件，非常重要的是在控制台输出的日志。（清空不会对tomcat运行带来影响）
在windows环境中，控制台的输出日志在catalina.xxxx-xx-xx.log文件中
在linux环境中，控制台的输出日志在catalina.out文件中

5.temp：
temp目录用户存放tomcat在运行过程中产生的临时文件。（清空不会对tomcat运行带来影响）

6.webapps：

webapps目录用来存放应用程序，当tomcat启动时会去加载webapps目录下的应用程序。可以以文件夹、war包、jar包的形式发布应用。
当然，你也可以把应用程序放置在磁盘的任意位置，在配置文件中映射好就行。

7.work:

work目录用来存放tomcat在运行时的编译后文件，例如JSP编译后的文件。
清空work目录，然后重启tomcat，可以达到清除缓存的作用。~

六、关于脚本文件的说明

在tomcat目录bin中放置着tomcat的命令，主要有两大类，一类是以.sh结尾的（linux命令），另一类是以.bat结尾的（windows命令）。
startup.bat 启动
shutdown.bat 关闭
通过查看startup.bat文件中的内容我们可以发现，其实际执行的是bin目录下的catalina.bat

rem Guess CATALINA_HOME if not defined
set "CURRENT_DIR=%cd%"
if not "%CATALINA_HOME%" == "" goto gotHome
set "CATALINA_HOME=%CURRENT_DIR%"
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
cd ..
set "CATALINA_HOME=%cd%"
cd "%CURRENT_DIR%"
:gotHome
if exist "%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat" goto okHome
echo The CATALINA_HOME environment variable is not defined correctly
echo This environment variable is needed to run this program
goto end
:okHome

set "EXECUTABLE=%CATALINA_HOME%\bin\catalina.bat"

rem Check that target executable exists
if exist "%EXECUTABLE%" goto okExec
echo Cannot find "%EXECUTABLE%"
echo This file is needed to run this program
goto end
:okExec

说明：如果系统环境变量中设置了CATALINA_HOME，则去执行%CATALINA_HOME%\bin下的catalina.bat命令，如果CATALINA_HOME未配置（或未空）则去执行当前（startup.bat所在文件夹）中的catalina.bat命令。
这就是为什么我们明明配置了JAVA_HOME的环境变量，但在其他目录中执行startup.bat等命令时报未配置CATALINA_HOME

在cmd到bin目录执行catalina命令

会发现tomcat的几种启动方式
run 在当前窗口打开
start 在新的窗口打开 startup.bat中用的就是这一个

七.内存设置

Java内存溢出详解

一、常见的Java内存溢出有以下三种：

• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ----JVM Heap（堆）溢出
  JVM在启动的时候会自动设置JVM Heap的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)不可超过物理内存。
  可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。
  在JVM中如果98％的时间是用于GC，且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。
  解决方法：手动设置JVM Heap（堆）的大小。

• java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space ---- PermGen space溢出。
  PermGen space的全称是Permanent Generation space，是指内存的永久保存区域。
  为什么会内存溢出，这是由于这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的，Class在被Load的时候被放入PermGen
  space区域，它和存放Instance的Heap区域不同,sun的 GC不会在主程序运行期对PermGen
  space进行清理，所以如果你的APP会载入很多CLASS的话，就很可能出现PermGen space溢出。
  解决方法： 手动设置MaxPermSize大小

• java.lang.StackOverflowError ---- 栈溢出
  栈溢出了，JVM依然是采用栈式的虚拟机，这个和C和Pascal都是一样的。函数的调用过程都体现在堆栈和退栈上了。 调用构造函数的
  “层”太多了，以致于把栈区溢出了。 通常来讲，一般栈区远远小于堆区的，因为函数调用过程往往不会多于上千层，而即便每个函数调用需要
  1K的空间(这个大约相当于在一个C函数内声明了256个int类型的变量)，那么栈区也不过是需要1MB的空间。通常栈的大小是1－2MB的。
  通常递归也不要递归的层次过多，很容易溢出。
  解决方法：修改程序。

二、解决方法

在生产环境中tomcat内存设置不好很容易出现jvm内存溢出。

• 1、 linux下的tomcat：

  修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh 位置cygwin=false前。

  -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"
  

• 2、 如果tomcat 5 注册成了windows服务，以services方式启动的，则需要修改注册表中的相应键值。
  修改注册表HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Apache Software Foundation\Tomcat
  Service Manager\Tomcat5\Parameters\Java，右侧的Options 原值为
  -Dcatalina.home=“C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0”
  -Djava.endorsed.dirs=“C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0\common\endorsed”
  -Xrs 加入 -Xms256m -Xmx512m 重起tomcat服务,设置生效

• 3、如果tomcat 6 注册成了windows服务，或者windows2003下用tomcat的安装版，
  在/bin/tomcat6w.exe里修改就可以了 。

• 4、 如果要在myeclipse中启动tomcat，上述的修改就不起作用了，可如下设置：
  Myeclipse->preferences->myeclipse->servers->tomcat->tomcat×.×->JDK面板中的
  Optional Java VM arguments中添加：-Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M
  -XX:MaxPermSize=128m

三、jvm参数说明：

-server:一定要作为第一个参数，在多个CPU时性能佳
-Xms：java Heap初始大小。 默认是物理内存的1/64。
-Xmx：java heap最大值。建议均设为物理内存的一半。不可超过物理内存。
-XX:PermSize:设定内存的永久保存区初始大小，缺省值为64M。（我用visualvm.exe查看的）
-XX:MaxPermSize:设定内存的永久保存区最大 大小，缺省值为64M。（我用visualvm.exe查看的）
-XX:SurvivorRatio=2 :生还者池的大小,默认是2，如果垃圾回收变成了瓶颈，您可以尝试定制生成池设置
-XX:NewSize: 新生成的池的初始大小。 缺省值为2M。
-XX:MaxNewSize: 新生成的池的最大大小。 缺省值为32M。

如果 JVM 的堆大小大于 1GB，则应该使用值：-XX:newSize=640m -XX:MaxNewSize=640m -XX:SurvivorRatio=16，或者将堆的总大小的 50% 到 60% 分配给新生成的池。调大新对象区，减少Full GC次数。

+XX:AggressiveHeap 会使得 Xms没有意义。这个参数让jvm忽略Xmx参数,疯狂地吃完一个G物理内存,再吃尽一个G的swap。
-Xss：每个线程的Stack大小，“-Xss 15120” 这使得JBoss每增加一个线程（thread)就会立即消耗15M内存，而最佳值应该是128K,默认值好像是512k.

-verbose:gc 现实垃圾收集信息
-Xloggc:gc.log 指定垃圾收集日志文件
-Xmn：young generation的heap大小，一般设置为Xmx的3、4分之一
-XX:+UseParNewGC ：缩短minor收集的时间
-XX:+UseConcMarkSweepGC ：缩短major收集的时间 此选项在Heap Size 比较大而且Major收集时间较长的情况下使用更合适。

-XX:userParNewGC 可用来设置并行收集【多CPU】
-XX:ParallelGCThreads 可用来增加并行度【多CPU】
-XX:UseParallelGC 设置后可以使用并行清除收集器【多CPU】