[How Tomcat Works]第0章 介绍

译者 jarfield

博客 http://jarfield.javaeye.com

---

介绍

概述

    欢迎来到Tomcat的内部世界。这本书剖析了Tomcat 4.1.12和5.0.18，并讲解了Tomcat Servlet容器（代号为Catalina）的工作内幕。Catalina是免费的、开源的，也是最流行的Servlet容器。Tomcat是一个复杂的系统，它包括了众多的组件。在了解Tomcat如何工作之前，我们应该知道从哪儿入手。这本书首先绘制了一张大蓝图，然后构建了Tomcat各个组件的简化版本，使得读者更容易理解Tomcat组件。在这之后，我才会讲解Tomcat组件的真实版。

     你应该首先阅读这一章，因为本章描述了本书的结构，并简单介绍了本书将构建的应用程序。“准备必要的软件”这一节给出了需要下载的软件、应用程序代码的目录结构，等等。

本书为谁准备

    从事Java技术的任何人都可以阅读本书。

• 如果你是Servlet/JSP程序员或Tomcat用户，而且对Servlet容器工作内幕很感兴趣，那么本书为你而准备。
• 如果你想加入Tomcat开发团队，那么本书为你而准备。因为你首秀安需要学习已有的Tomcat代码是如何工作的。
• 如果你从没参加过Web应用的开发，但是对软件开发很有兴趣，那么你可以从本书学习到“如何设计和开发像Tomcat这样的大型应用”。
• 如果你需要配置和定制Tomcat，你应该读读本书。

   
   为了更好地理解本书的内容，你需要理解Java面向对象程序设计和Servlet编程。如果你不熟悉后者，也没关系，有很多书可以参考，比如Budi Kurniawan的《Java for the Web
with Servlets, JSP, and EJB》。为了便于理解，每一章的开始都介绍了必要的背景知识。

Servlet容器如何工作

    Servlet容器是一个复杂的系统。但是从最基本的功能（处理一个到Servlet的请求）来看，Servlet容器主要完成3件任务：

• 创建Request对象，并填入Servlet可能用到的信息，例如请求参数、headers、cookies、query string、URI等。Request对象是javax.servlet.ServletRequest或javax.servlet.http.HttpServletRequest接口的实例。
• 创建Response对象，Servlet使用该对象向客户端发送响应数据。Response对象是javax.servlet.ServletResponse或javax.servlet.http.HttpServletResponse接口的实例。
• 将Request对象和Response作为参数，调用Servlet的service方法。Servlet会从Request对象中读取请求数据，并将响应数据写入到Response对象中。

    当你阅读本书的其他章节时，将会找到关于Catalina的详细讨论。

Catalina的框图

    Catalina是一款设计优雅的、非常成熟的软件。同时，她也是一款模块化的软件。基于“Servlet容器如何工作”一节中提到的那3件任务，你可以认为Catalina由两个主要模块组成：Connector和Container。

       

   

    图1.1 Catalina的主要模块
   
    图1.1是一个非常简化的、高度概括的框图，后续章节将陆续提 到粒度更小的组件。

    现在，我们回到图1.1，Connector将一个请求和Container连接起来。Connector的职责是接收HTTP请求，并为每个请求创建一个Request对象和一个Response对象。Container从Connector那里接收到Request对象和Response对象，然后负责调用Servlet的service方法。

    不过请记住，这只是冰上一角。Container其实干了很多很多事情。举个列子，在调用Servlet的service方法前，Container必须加载（load）Servlet，验证用户身份（如果需要的话），更新用户的会话（Session），等等。Container使用了很多模块来处理这些事情。例如，Manager模块负责处理用户会话，Loader模块负责加载Servlet类，等等。

Tomcat 4和5

    本书覆盖了Tomcat 4和5。这里列出了两者的一些不同点：

• Tomcat 5支持Servlet 2.4和JSP 2.0规范，Tocmat 4支持Servlet 2.3和JSP 1.2规范。
• Tomcat 5使用了一个更加高效的默认Connector。
• Tomcat 5的所有组件共享一个后台处理线程，而Tomcat 4的组件都拥有自己的后台处理线程。因此，Tomcat 5节省了资源消耗。
• Tomcat 5查找子组件时不再使用Mapper组件，因此代码更加简化。

每章的概述

    本书共有20章。头两章是介绍。第1章描述了HTTP服务器是如何工作的，第2章主要阐述了一个简单的Servlet容器。接下来两章的焦点是Connection。从第5章到第20章，每章分别讲解了Catalina的一个组件。下面是每章的摘要。
   
    提示：每一章都附带了一个与被讲解组件相关的应用程序。

    第1章作为本书的开篇，介绍了一个简单的HTTP服务器。为了构建一个可以工作的HTTP服务器，你必须了解java.net包：Socket和ServerSocket。因此，本章包括了这俩类的一些背景知识，足够让你理解本章附带的应用程序的工作原理。

    第2章阐述了一个简单的Servlet容器是如何工作的。本章带了两个Servlet容器应用程序，它们分别处理对静态资源和简单Serlvet的请求。特别是，你会学习到如何创建Request和Response对象，如何将它们传递给Servlet的service方法。另外，应用程序还包括了一个能够运行在Servlet容器中的Servlet，你可以从浏览器中调用它。

    第3章介绍了Tomcat 4默认Connector的一个简化版。本章构建的应用程序可以作为一个学习工具，方便理解第4章讨论的Connector。

    第4章介绍了Tocmat 4的默认Connector。现在，该Connector已经被一个更快的Connector（Coyote）取代了。无论如何，这个过时的Connector简单易学。

    第5章讨论了Container模块。在Catalina中，Container由org.apache.catalina.Container接口表示，并且有4种类型的Container：Engine、Host、Context和Wrapper。本章提供了两个应用程序，涉及到Context和Warpper。

    第6章解释了生命周期（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，将生命周期事件（Event）通知给其他组件。此外，生命周期接口还提供了一种优雅的机制，只需调用一次start/stop方法，就可以启动或停止Catalina的所有组件。

    第7章介绍了Logger模块，其他组件都使用它来打印错误日志和其他日志。

    第8章解释了Loader。Loader是一个重要的Catalina模块，负责加载Servet类和其他Web应用使用的类。本章还展示了如何重新部署（reload）Web应用。

    第9章讨论了Manager。该组件负责管理用户会话。本章解释了不同类型的Manager，以及Manager如何持久化会话对象。在本章的最后，我们将构建一个支持Servlet使用会话对象来存储数据的应用程序，该应用使用StandardManager来实现该功能。

    第10章介绍了Web应用限制特定资源访问的安全约束（Security Constraints）。你将会学习到安全相关的各种实体（Entity），包括Principal、Role、Login Config、Authenticator等等。我们还构建了两个应用程序，在StandardContext对象中安装一个Authenticator Valve，使用基本验证方式（ Basic Authentication）来验证用户身份。
 
    第11章详细解释了org.apache.catalina.core.StandardWrapper类，该类代表了Web应用中的Servlet。特别是，本章还解释了Filter和Servlet的service方法是如何被调用到的。此外，本章附带的应用程序将使用StandardWrapper来表示Servlet。

    第12章介绍了org.apache.catalina.core.StandardContext类，该类代表了Web应用。特别是，本章还讨论了StandardContext对象如何被配置的，HTTP请求进来时StandardContext内部发生了什么，StandardContext如何支持自动重新部署的，Tomcat 5如何在各组件之间共享一个执行周期性任务的线程。

    第13章介绍了其它两种Container：Host和Engine。你可以找到这两种Container的标准实现：org.apache.catalina.core.StandardHost类和org.apache.catalina.core.StandardEngine类。

    第14章描述了Server和Service两个组件。Server为整个Servlet容器提供了一种优雅的启动和停止机制，Service则是一个Container和数个Connector的持有者（holder）。本章的应用程序展示了如何使用Server和Service。

    第15章解释了基于Digester的Web应用配置机制。Digester是一个令人振奋的、Apache基金会的开源项目。本章专门开辟一节介绍了digester库，并描述了如何使用digester将XML文档中的节点（Node）转换成Java对象。之后，本章描述了负责配置StandardContext的ContextConfig。

    第16章解释了shutdown hook。使用了该hook之后，无论用户怎么停止Tomcat（比如，恰当地发送shutdown命令，或不恰当地直接关闭控制台），Tomcat总有机会做一些清理工作。

    第17章讨论了Tocmat的启动和停止过程（使用batch文件或shell脚本）。

    第18章介绍了Deployer，该组件负责部署（deploy）和安装（install）Web应用。

    第19章讨论了一个特殊的接口：ContainerServlet。该接口赋予了Servlet访问Catalina内部对象的能力。特别是，本章讨论了可以管理已部署应用（ deployed applications）的Manager程序（Manager application）。

    第20章讨论了JMX。Tomcat为内部对象创建MBean，使得它们可管理（manageable ），本章将解释Tocmat是怎么做的。

每章的应用程序

    每章都附带了一个或多个应用程序，每个应用程序都关注一个特定的Catalina组件。通常，应用程序会提供所关注组件的简化版本，并通过代码演示如何使用该组件。应用程序的所有类和接口都在ex[章节编号].pyrmont包及其子包中。例如，第1章的应用程序类就在 ex01.pyrmont包中。

准备必要的软件

    本书附带的应用程序要求J2SE 1.4。源代码文件（zip）可以从作者的网站www.brainysoftware.com下载。该zip文件包含了Tomcat 4.1.12和本书应用程序的源代码。本书假设你已经安装了J2SE 1.4，环境变量path中包含了JDK的路径，然后按下面步骤操作：

1. 解压zip文件。解压后所有文件都在HowTomcatWorks下。HowTomcatWorks是工作目录，其下有几个子目录，包括lib（包括所有依赖的jar文件）、src（包括源代码文件）、webroot（包含1个HTML文件和3个Servlet）和webapps（包含应用程序范例）。
2. 切换到工作目录，编译Java文件。如果你使用的是Windows，运行win-compile.bat文件。如果是linux，键入命令（不要忘了chmod）：./linux-compile.sh

 
    提 示：更多信息，详见zip文件中的Readme.txt。