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【译】Tomcat如何工作<介绍>

欢迎来到《Tomcat如何工作》。本书剖析了Tomcat 4.1.12和5.0.18以及解释了其免费、开源和最流行的servlet容器（代号为Catalina）的内部工作原理。Tomcat是一个复杂的系统，由许多的不同的组件组成。那些想学习Tomcat的人往往都知道从哪里开始。本书要做的是提供全景，然后建立一个每个组件的简化版本，让大家更容易理解该组件。只有在这之后，才能解释真正的组件。

你应该先阅读本简介，因为它解释了本书的结构，并简要介绍了所构建的应用程序。“准备必备软件”为你提供了有关需要下载哪些软件的说明，如何为你的代码创建目录结构等。

Who This Book Is for（这本书适合谁）

本书是为所有从事Java技术工作的人编写的。

如果你是servlet/JSP程序员或Tomcat用户，并且对了解servlet容器的工作方式感兴趣，那么这本书适合你。
如果你想加入Tomcat开发团队，这是给你的，因为你需要首先学习现有代码的工作方式。
如果你从未参与过Web开发，但是总体上对软件开发感兴趣，那么你可以从本书中学习如何设计和开发Tomcat之类的大型应用程序。
如果需要配置和自定义Tomcat，则应阅读此书。

为了理解本书的讨论，你需要了解Java中的面向对象编程以及servlet编程。如果你不熟悉后者，有大量关于servlet的书籍，包括Budi的《Java for the Web with Servlet、JSP和EJB》。为了使教材更容易理解，每一章开始都会有一些背景信息，这些信息是理解讨论中的主题所需要的。

How A Servlet Container Works（Servlet容器如何工作）

一个servlet容器是一个复杂的系统。不过，基本上servlet容器要服务于一个servlet的请求，基本上要做三件事：

创建一个请求对象，并向其填充可能被调用的servlet使用的信息，如参数、标题、cookie、查询字符串、URI等。请求对象是 javax.servlet.ServletRequest 接口的一个实例或 javax.servlet.http.ServletRequest 接口。
创建一个响应对象，被调用的servlet用来向web客户端发送响应。响应对象是 javax.servlet.Servlet.ServletResponse 接口的一个实例或 javax.servlet.http.ServletResponse 接口。
调用servlet的服务方法，传递请求对象和响应对象。这里，servlet从请求对象中读取值，并写入响应对象。

在阅读这些章节时，你会发现关于Catalina servlet容器的详细讨论。

Catalina Block Diagram（Catalina框图）

Catalina是一款非常精致的软件，设计和开发都很优雅。它也是模块化的。根据“Servlet容器如何工作”一节中提到的任务，你可以把Catalina看作是由两个主要模块组成：连接器和容器。

当然，图1.1中的框图是简单化的。在接下来的章节中，你将在后面的章节中逐一揭开所有的小部件。

图1.1：Catalina的主要模块

现在，回到图I.1中，连接器的作用是将请求与容器连接起来。它的工作是为它收到的每一个HTTP请求构造一个请求对象和一个响应对象。然后，它将处理过程传递给容器。容器从连接器接收请求和响应对象，并负责调用servlet的服务方法。

但请记住，上面的描述只是冰山一角。容器要做的事情有很多。例如，在调用一个servlet的服务方法之前，它必须加载servlet，验证用户（如果需要的话），更新该用户的会话等等。那么，一个容器使用许多不同的模块进行处理也就不足为奇了。例如，管理器模块用于处理用户会话，加载器用于加载servlet类等。

Tomcat 4 and 5（Tomcat 4和Tomcat 5）

本书涵盖了Tomcat 4和Tomcat 5。以下是两者之间的一些区别：

Tomcat 5支持Servlet 2.4和JSP 2.0规范，Tomcat 4支持Servlet 2.3和JSP 1.2。
Tomcat 5具有比Tomcat 4更有效的默认连接器。
Tomcat 5共享一个线程用于后台处理，而Tomcat 4的所有组件都有自己的线程用于后台处理。因此，Tomcat 5在这方面使用较少的资源。
Tomcat 5不需要映射器组件即可找到子组件，因此简化了代码。

Overview of Each Chapter（每章概述）

本书共有20章。前两章作为介绍。第1章介绍了HTTP服务器的工作方式，第2章介绍了一个简单的servlet容器。接下来的两章重点介绍连接器，第5章至第20章介绍了容器中的每个组件。以下是每个章节的摘要。

注意，对于每一章，都有一个与所解释的组件相似的附带应用程序。

第1章通过介绍一个简单的HTTP服务器来开始本书。要构建可用的HTTP服务器，你需要了解 java.net 包中两个类的内部工作原理： Socket 和 ServerSocket 。本章中已经有足够的背景信息介绍了这两个类，让你了解附带的应用程序是如何工作的。

第2章介绍了简单的servlet容器如何工作。本章附带了两个Servlet容器应用程序，它们可以处理对静态资源的请求以及非常简单的servlet。特别是，你将学习如何创建请求和响应对象，并将其传递给被请求的servlet的服务方法。还有一个可以在servlet容器内运行的servlet，你可以从web浏览器调用。

第3章介绍了Tomcat 4的默认连接器的简化版本。本章中构建的应用可以作为学习工具来理解第4章中讨论的连接器。

第4章介绍了Tomcat 4的默认连接器。不推荐使用此连接器，而推荐使用更快的连接器Coyote。但是，默认连接器更简单易懂。

第5章讨论了容器模块。容器由 org.apache.catina.Container 接口表示，容器有四种类型：引擎（engine）、主机（host）、上下文（context）和包装器（wrapper）。本章提供了两个使用上下文和包装器工作的应用程序。

第6章介绍了 Lifecycle 接口。该接口定义了Catalina组件的生命周期，并提供了一种优雅的方式来通知其它组件该组件中发生的事件。此外，生命周期接口提供了一种优雅的机制，可通过一次启动/停止来启动和停止Catalina中的所有组件。

第7章介绍了记录器，它们是用于记录错误消息和其它消息的组件。

第8章介绍了关于加载器。加载器是一个重要的Catalina模块，负责加载servlet和其他web应用程序所使用的类。本章还介绍了应用程序的重载是如何实现的。

第9章讨论了管理器，即会话管理中管理会话的组件。它解释了各种类型的管理器，以及管理器如何将会话对象持久化到存储中。在本章的最后，您将学习如何构建一个使用 StandardManager 实例来运行servlet的应用程序，该servlet使用会话对象来存储值。

第10章涵盖了Web应用的安全约束，用于限制对某些内容的访问。你将学习与安全相关的实体，如主体（principals）、角色（roles）、登录配置（login config）、身份验证器（authenticators）等。你还将编写两个应用程序，在 StandardContext 对象中安装一个身份验证器阀，并使用基本的身份验证来验证用户。

第11章详细解释了 org.apache.catalina.core.core.StandardWrapper 类，该类在web应用程序中表示一个servlet。特别是，本章解释了过滤器和servlet的服务方法是如何调用的。本章所附的应用程序使用 StandardWrapper 实例来表示servlet。

第12章介绍了代表web应用程序的 org.apache.catina.core.StandardContext 类。特别是这一章讨论了 StandardContext 对象是如何配置的，每次传入的HTTP请求都会在其中发生什么，它如何支持自动重载，以及Tomcat 5如何共享一个线程，在其相关组件中执行周期性任务。

第13章介绍了另外两个容器：主机和引擎。你还可以找到这两个容器的标准实现： org.apache.catina.core.core.StandardHost 和 org.apache.catina.core.standardEngine 。

第14章提供了服务器和服务组件。服务器为整个servlet容器提供了一个优雅的启动和停止机制，服务作为一个容器和一个或多个连接器的支架。本章所附的应用程序展示了如何使用一个服务器和一个服务。

第15章介绍了通过Digester（一个令人兴奋的Apache软件基金会的开放源码项目）来配置一个Web应用程序。对于那些还没有入门的人来说，本章用一节来温和地介绍Digester库，以及如何使用它将XML文档中的节点转换为Java对象。然后，它解释了 ContextConfig 对象，用于配置一个 StandardContext 实例。

第16章解释了Tomcat使用的关机钩子，无论用户如何停止，Tomcat总是会得到一个清理的机会(即适当地通过发送关机命令或不适当地直接关闭控制台)。

第17章讨论了通过使用批处理文件和shell脚本来启动和停止Tomcat。

第18章介绍了部署程序，即负责部署和安装Web应用程序的组件。

第19章讨论了一个特殊的接口，即 ContainerServlet ，用来让servlet访问Catalina内部对象。特别是，它讨论了可以用来管理已部署的应用程序的管理器应用程序。

第20章讨论JMX，以及Tomcat如何通过为那些对象创建MBean使其内部对象可管理。

The Application for Each Chapter（每章的应用）

每一章都有一个或多个应用，重点介绍了Catalina中的某个特定组件。通常，你会找到所解释的组件的简化版或解释如何使用Catalina组件的代码。各章应用程序中的所有类和接口都位于ex[章号].pyrmont包或其子包中。例如，第1章中的应用程序中的类都是 ex01.pyrmont 包的一部分。

Preparing the Prerequisite Software（准备必备软件）

本书所附的应用程序使用J2SE 1.4版本运行。压缩后的源文件可以从作者的网站上下载，网址为 https://www.brainysoftware.com 。它包含了Tomcat 4.1.12和本书中使用的应用程序的源代码。假设你已经安装了J2SE 1.4，并且你的路径环境变量中包含了JDK的位置，请按照以下步骤进行操作：

解压缩zip文件。所有解压缩的文件都将被保存在一个新的目录下，名为HowTomcatWorks。HowTomcatWorks就是你的工作目录。HowTomcatWorks下有几个子目录，包括lib (包含所有需要的库)、src (包含源文件)、webroot (包含一个HTML文件和三个示例servlets)和webapps (包含示例应用程序)。
将目录改为工作目录，并编译java文件。如果你使用的是Windows，请运行win-compile.bat文件。如果你的电脑是Linux机器，请键入以下内容。(如果有必要，不要忘记对文件进行chmod)