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tomcat核心组件及原理概述

news 来源：原创 2025/5/18 12:25:34

1. tomcat概述

1.1 概念

1.2 官网地址

2. 基本使用

2.1下载

3. 整体架构

3.1 核心组件

3.2 从web.xml配置和模块对应角度

3.3 如何处理请求

4. 配置JVM参数

5. 附录

1. tomcat概述

1.1 概念

什么是tomcat

Tomcat是一个开源、免费、轻量级的Web服务器。

Tomcat是Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）的Jakarta 项目中的一个核心项目，由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了Sun 的参与和支持，最新的Servlet 和JSP 规范总是能在Tomcat 中得到体现，Tomcat 5支持最新的Servlet 2.4 和JSP 2.0 规范。因为Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为比较流行的Web 应用服务器。

什么是Web服务器

Web服务器是安装在服务端的一款软件，它对HTTP协议的操作进行了封装使得程序员不必直接对协议进行相关操作，让Web开发变得更加便捷。Web服务器的主要功能就是提供网上信息浏览服务，当我们将自己写的Web项目部署道Web服务器上，只要启动Web服务器，就能直接通过浏览器访问我们的Web项目了。

目前比较有名的Web服务器有：Apache、Nginx、ISS。

拓展

Tomcat和Apache的联系：Tomcat是Apache 服务器的扩展，但运行时它是独立运行的，所以当你运行tomcat 时，它实际上作为一个与Apache 独立的进程单独运行
Tomcat仅支持JDBC、JSP、Servlet等少量JavaEE规范1
因为Tomcat支持Servlet/JSP规范，所以Tomcat也被称为Web容器、Servlet容器。Servlet需要依赖Tomcat才能运行。
Web服务器、服务端、服务器的区别和联系：
服务器是一种特殊的计算机，它比普通计算机运行更快、负载更高、价格更贵，属于硬件范畴；
服务端是是指为客户端提供服务的计算机，服务的内容诸如：提供数据的保存、数据的访问……属于硬件范畴；
Web服务器是指安装再服务端的一款软件，主要功能是提供网上信息浏览服务，但是只能响应HTTP的请求数据，属于软件范畴。

能让你写的网站被所有人访问的三要素：服务器+域名+网站

1.2 官网地址

Apache Tomcat® - Welcome!

文件目录

目录	文件	说明
bin	/	可执行文件目录
	startup.bat , startup.sh	存放Tomcat的启动、停止等批处理脚本文件启动: startup.bat ./startup.sh
	shutdown.bat , shutdown.sh	用于在windows和linux下的停止脚本终止: shutdown.bat ./shutdown.sh
conf	/	用于存放Tomcat的相关配置文件
	Catalina	用于存储针对每个虚拟机的Context配置
	context.xml	用于定义所有web应用均需加载的Context配置，如果web应用指定了自己的context.xml ，该文件将被覆盖
	catalina.properties	Tomcat 的环境变量配置
	catalina.policy	Tomcat 运行的安全策略配置
	logging.properties	Tomcat 的日志配置文件，可以通过该文件修改Tomcat 的日志级别及日志路径等
	server.xml	Tomcat 服务器的核心配置文件
	tomcat-users.xml	定义Tomcat默认的用户及角色映射信息配置
	web.xml	Tomcat 中所有应用默认的部署描述文件，主要定义了基础Servlet和MIME映射。
lib	/	Tomcat 服务器的依赖包
logs	/	Tomcat 默认的日志存放目录
webapps	/	Tomcat 默认的Web应用部署目录
work	/	Web 应用JSP代码生成和编译的临时

2. 基本使用

2.1下载

关于zip、tar.gz详解

tomcat下载以及各个版本（zip，tar.gz，32-bit Windows zip，64-bit Windows zip，32-bit/64-bit Windows Service Instal_tomcat的tar.gz与zip-CSDN博客

3. 整体架构

3.1 核心组件

Catalina的各个组件的作用如下：

Server: 表示服务器，它提供了一种优雅的方式来启动和停止整个系统，不必单独启停连接器和容器；它是Tomcat构成的顶级构成元素，所有一切均包含在Server中；
Service: 表示服务，Server可以运行多个服务。比如一个Tomcat里面可运行订单服务、支付服务、用户服务等等；Server的实现类StandardServer可以包含一个到多个Services, Service的实现类为StandardService调用了容器(Container)接口，其实是调用了Servlet Engine(引擎)，而且StandardService类中也指明了该Service归属的Server;
Connector: 表示连接器, 它将Service和Container连接起来，首先它需要注册到一个Service，它的作用就是把来自客户端的请求转发到Container(容器)，这就是它为什么称作连接器, 它支持的协议如下：
- 支持AJP协议
- 支持Http协议
- 支持Https协议
Service内部还有各种支撑组件，下面简单罗列一下这些组件
- Manager -- 管理器，用于管理会话Session
- Logger -- 日志器，用于管理日志
- Loader -- 加载器，和类加载有关，只会开放给Context所使用
- Pipeline -- 管道组件，配合Valve实现过滤器功能
- Valve -- 阀门组件，配合Pipeline实现过滤器功能
- Realm -- 认证授权组件
Container: 表示容器，可以看做Servlet容器；引擎(Engine)、主机(Host)、上下文(Context)和Wraper均继承自Container接口，所以它们都是容器。
- Engine -- 表示整个Catalina的Servlet引擎，用来管理多个虚拟站点，一个Service最多只能有一个Engine，但是一个引擎可包含多个Host。
- Host -- 代表一个虚拟主机或者说一个站点，可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址，而一个虚拟主机下可包含多个Context。
- Context -- 表示一个Web应用程序，一个Web应用可包含多个Wrapper。
- Wrapper -- 表示一个Servlet，Wrapper 作为容器中的最底层，不能包含子容器。

3.2 从web.xml配置和模块对应角度

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN"><Listener className="org.apache.catalina.startup.VersionLoggerListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener" SSLEngine="on" /><Listener className="org.apache.catalina.core.JreMemoryLeakPreventionListener" /><Listener className="org.apache.catalina.mbeans.GlobalResourcesLifecycleListener" /><Listener className="org.apache.catalina.core.ThreadLocalLeakPreventionListener" /><GlobalNamingResources><Resource name="UserDatabase" auth="Container"type="org.apache.catalina.UserDatabase"description="User database that can be updated and saved"factory="org.apache.catalina.users.MemoryUserDatabaseFactory"pathname="conf/tomcat-users.xml" /></GlobalNamingResources><Service name="Catalina"><Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443" /><Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" /><Engine name="Catalina" defaultHost="localhost"><Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm"><Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"resourceName="UserDatabase"/></Realm><Host name="localhost"  appBase="webapps"unpackWARs="true" autoDeploy="true"><Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" /></Host></Engine></Service>
</Server>

3.3 如何处理请求

启动流程

启动流程主要分为两块内容：

1）初始化：解析Server.xml文件，生成Server等实例，并对Connector和Container等进行初始化操作。

2）启动：调用start()方法启动Connector和Container等。其中Container部分，context启动的时候会解析web.xml，并触发contextConfig这个监听器，从而创建wrapper容器，初始化Servlet实例，如果该Servlet标识了loadOnStartup那么在start()过程中将会调用其init()方法进行Servlet初始化。

从tomcat的启动流程图，我们可以看到它和我们日常编写webapp应用接入点就在于创建Servlet的容器，所以我们的业务代码就是基于Servlet编写，使用tomcat则无需关心Servlet如何对外提供服务，简化了开发流程。

通过一个完整的HTTP请求，我们还需要把它贯穿起来

假设来自客户的请求为：http://localhost:8080/test/index.jsp 请求被发送到本机端口8080，被在那里侦听的Coyote HTTP/1.1 Connector,然后

Connector把该请求交给它所在的Service的Engine来处理，并等待Engine的回应
Engine获得请求localhost:8080/test/index.jsp，匹配它所有虚拟主机Host
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)
localhost Host获得请求/test/index.jsp，匹配它所拥有的所有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)
path="/test"的Context获得请求/index.jsp，在它的mapping table中寻找对应的servlet
Context匹配到URL PATTERN为*.jsp的servlet，对应于JspServlet类，构造HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，作为参数调用JspServlet的doGet或doPost方法
Context把执行完了之后的HttpServletResponse对象返回给Host
Host把HttpServletResponse对象返回给Engine
Engine把HttpServletResponse对象返回给Connector
Connector把HttpServletResponse对象返回给客户browser

处理请求流程

4. 配置JVM参数

方法一直接修改catalina文件

# 打开 catalina.sh 文件
vim $CATALINA_HOME/bin/catalina.sh

# 找到或添加 JAVA_OPTS 变量设置
# 在 cygwin=false 之前添加以下内容

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Xms512m -Xmx1024m -XX:+UseG1GC"

# 保存并关闭文件
# 重启 Tomcat
$CATALINA_HOME/bin/shutdown.sh
$CATALINA_HOME/bin/startup.sh

方法二使用CATALINA_OPTS环境变量

在Tomcat的启动脚本中，你可以通过设置CATALINA_OPTS环境变量来添加JVM参数。

对于Linux/Unix:

1. 使用CATALINA_OPTS环境变量
在Tomcat的启动脚本中，可以通过设置CATALINA_OPTS环境变量来添加JVM参数。
找到Tomcat安装目录下的bin目录。

打开setenv.sh文件（如果不存在，可以自己创建一个）

在文件中添加或修改CATALINA_OPTS变量，例如：

export CATALINA_OPTS="-Xms512M -Xmx1024M -XX:MaxPermSize=256m"

保存文件并重新启动Tomcat。

对于Windows:

打开setenv.bat文件（如果不存在，你可以自己创建一个）。

在文件中添加或修改CATALINA_OPTS变量，例如：

set CATALINA_OPTS=-Xms512M -Xmx1024M -XX:MaxPermSize=256m

保存文件并重新启动Tomcat。

5. 附录

Spring MVC是如何和Tomcat关联到一块的

1. tomcat概述

1.1 概念

1.2 官网地址

2. 基本使用

2.1下载

3. 整体架构

3.1 核心组件

3.2 从web.xml配置和模块对应角度

3.3 如何处理请求

4. 配置JVM参数

5. 附录

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