什么是Tomcat
Tomcat是一款开源轻量级Web应用服务器,是一款优秀的Servlet容器实现。
Servlet（Server Applet）是Java Servlet的简称，称为小服务程序或服务连接器，用Java编写的服务器端程序，具有独立于平台和协议的特性，主要功能在于交互式地浏览和生成数据，生成动态Web内容。
Servlet严格来讲是指Java语言实现的一个接口，一般情况下我们说的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类。
- 实例化并调用init()方法初始化该 Servlet，一般 Servlet 只初始化一次(只有一个对象)
- service()（根据请求方法不同调用doGet() 或者 doPost()，此外还有doHead()、doPut()、doTrace()、doDelete()、doOptions()、destroy())。
- 当 Server 不再需要 Servlet 时（一般当 Server 关闭时），Server 调用 Servlet 的 destroy() 方法。
典型的Servlet的处理流程
1.第一个到达服务器的 HTTP 请求被委派到 Servlet 容器。
2.Servlet 容器在调用 service() 方法之前加载 Servlet。
3.然后 Servlet 容器处理由多个线程产生的多个请求，每个线程执行一个单一的 Servlet 实例的 service() 方法。
Tomcat版本介绍
Servlet2.X：项目目录结构必须要有WEB-INF，web.xml等文件夹和文件，在web.xml中配置servlet,filter,listener，以web.xml为java web项目的统一入口
servlet 3.x规范：项目中可以不需要WEB-INF，web.xml等文件夹和文件，在没有web.xml文件的情况下，通过注解实现servlet，filter, listener的声明，当使用注解时，容器自动进行扫描。
同时Tomcat8.5进行了大量的代码重构，对比与7.0的版本，也符合Tomcat未来的代码架构体系。但是Tomcat的核心和主体架构还是一直保持这样的。
8.5版本特点
支持Servlet3.1
默认采用NIO，移除BIO
支持NIO2(AIO)
支持HTTP/2协议
默认采用异步日志处理
为什么要讲8.5的版本，首先这个版本比较新，因为太老的版本比如6.0的版本Servlet不支持3所以会导致部署SpringBoot等项目有问题，同时这个版本是在9.0出现以后发布的一个中间版本，主体架构延续8.0，同时又实现了部分9.0的新特性。
Tomcat启动
Tomcat下载地址:
https://tomcat.apache.org/download-80.cgi
一般启动
startup.bat/sh
启动成功的日志信息如下：
启动成功可以访问到的Tomcat首页
http://localhost:8080/
为什么有这个默认首页：Tomcat“买一送一”的思想。默认Tomcat启动后加载webapps中的项目
IDE中启动
一个Sprei项目配置和打包
IDE中启动成功后的只有项目的访问，没有首页的显示的
嵌入式启动
SpringBoot中一个main方法嵌入式启动Tomcat
Debug启动
在项目发布后，我们有时候需要对基于生产环境部署的应用进行调试，以解决在开发环境无法重现的BUG。这时我们就需要用到应用服务器的远程调试功能，这个主要是基于JDK提供的JPDA（Java Platform Debugger Architecture,Java平台调试体系结构）。不过一般情况下用不到，这里简单讲一讲。
使用DeBug启动可以对基于生产环境部署的应用进行调试，以解决在开发环境无法重现的BUG。
使用IDEA远程部署tomcat和调试
1.在catalina.sh文件中加入以下的配置
内容：
CATALINA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=1099
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false
-Djava.rmi.server.hostname=192.168.19.200
-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=15833,suspend=n,server=y"export CATALINA_OPTS
- 以上端口可以随意改动，但是必要的是后续的设置必须保持一致，并且务必保证端口没有被占用，这些设置的端口在防火墙中是开放状态；
- 其中1099的是tomcat远程部署连接端口；
- 15833 是远程调试的端口；
- 192.168.19.200是远程的服务器的Ip。
2.在Linux上启动tomcat,使用命令启动
./bin/catalina.sh run &
debug启动测试
这样就能够成功远程部署并且调试了。
使用的技巧：
容易出现的问题
- 如果远程没有连接上，两个端口被占用或者防火墙屏蔽。除了JMX server指定的监听端口号外，JMXserver还会监听一到两个随机端口号，这个如果防火墙关闭了的话就不用考虑，如果使用了防火墙，还需要查看它监听的端口。
- 账号的相应的读写权限一定要有；
Tomcat项目部署及目录结构
项目部署
隐式部署
直接丢文件夹、war、jar到webapps目录，tomcat会根据文件夹名称自动生成虚拟路径，简单，但是需要重启Tomcat服务器，包括要修改端口和访问路径的也需要重启。
显式部署
添加context元素
server.xml中的Host加入一个Context（指定路径和文件地址），例如：
<Host name="localhost">
<Context path="/comet" docBase="D:work_tomcat ef-comet.war" />
即/comet 这个虚拟路径映射到了D:work_tomcat ef-comet目录下(war会解压成文件)，修改完servler.xml需要重启tomcat 服务器。
创建xml文件
在conf/Catalina/localhost中创建xml文件，访问路径为文件名，例如：
在localhost目录下新建demo.xml，内容为：
<Context docBase="D:work_tomcat ef-comet" />
不需要写path，虚拟目录就是文件名demo，path默认为/demo，添加demo.xml不需要重启 tomcat服务器。
三种方式比较：
隐式部署：可以很快部署,需要人手动移动Web应用到webapps下，在实际操作中不是很人性化
添加context元素 : 配置速度快,需要配置两个路径，如果path为空字符串，则为缺省配置,每次修改server.xml文件后都要重新启动Tomcat服务器，重新部署.
创建xml文件:服务器后台会自动部署，修改一次后台部署一次，不用重复启动Tomcat服务器,该方式显得更为智能化。
目录结构：
Bin执行脚本目录
startup文件，主要是检查catalina.bat/sh 执行所需环境，并调用catalina.bat 批处理文件。启动tomcat。
catalina文件，真正启动Tomcat文件，可以在里面设置jvm参数。
shutdown文件，关闭Tomcat
脚本version.sh、startup.sh、shutdown.sh、configtest.sh都是对catalina.sh的包装，内容大同小异，差异在于功能介绍和调用catalina.sh时的参数不同。
Version：查看当前tomcat的版本号，
Configtest：校验tomcat配置文件server.xml的格式、内容等是否合法、正确。
Service：安装tomcat服务，可用net start tomcat 启动
web.xml
Tomcat中所有应用默认的部署描述文件，主要定义了基础的Servlet和MIME映射(mime-mapping 文件类型，其实就是Tomcat处理的文件类型),如果部署的应用中不包含Web.xml，那么Tomcat将使用此文件初始化部署描述，反之，Tomcat会在启动时将默认描述与定义描述配置进行合并。
加载一些tomcat内置的servlet
DefaultServlet默认的,加载静态文件 html,js,jpg等静态文件。
JspServlet专门处理jsp。
context.xml
用于自定义所有Web应用均需要加载的Context配置，如果Web应用指定了自己的context.xml，那么该文件的配置将被覆盖。
context.xml与server.xml中配置context的区别
server.xml是不可动态重加载的资源，服务器一旦启动了以后，要修改这个文件，就得重启服务器才能重新加载。而context.xml文件则不然，tomcat服务器会定时去扫描这个文件。一旦发现文件被修改（时间戳改变了），就会自动重新加载这个文件，而不需要重启服务器。
catalina.policy
权限相关 Permission ，Tomcat是跑在jvm上的，所以有些默认的权限
tomcat-users.xml
配置Tomcat的server的manager信息
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<tomcat-users xmlns="http://tomcat.apache.org/xml"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://tomcat.apache.org/xml tomcat-users.xsd"
version="1.0">
<role rolename="manager-gui"/>
<user username="manager" password="manager" roles="manager-gui"/>
</tomcat-users>
logging.properties
设置tomcat日志
控制输出不输出内容到文件，不能阻止生成文件，阻止声文件可用注释掉
webapps目录
存放web项目的目录，其中每个文件夹都是一个项目；如果这个目录下已经存在了目录，那么都是tomcat自带的。项目。其中ROOT是一个特殊的项目，在地址栏中没有给出项目目录时，对应的就是ROOT项目。http://localhost:8080/examples，进入示例项目。其中examples就是项目名，即文件夹的名字。
lib目录
Tomcat的类库，里面是一大堆jar文件。如果需要添加Tomcat依赖的jar文件，可以把它放到这个目录中，当然也可以把应用依赖的jar文件放到这个目录中，这个目录中的jar所有项目都可以共享之，但这样你的应用放到其他Tomcat下时就不能再共享这个目录下的Jar包了，所以建议只把Tomcat需要的Jar包放到这个目录下；
work目录
运行时生成的文件，最终运行的文件都在这里。通过webapps中的项目生成的！可以把这个目录下的内容删除，再次运行时会生再次生成work目录。当客户端用户访问一个JSP文件时，Tomcat会通过JSP生成Java文件，然后再编译Java文件生成class文件，生成的java和class文件都会存放到这个目录下。
temp目录
存放Tomcat的临时文件，这个目录下的东西可以在停止Tomcat后删除！
logs目录
这个目录中都是日志文件，记录了Tomcat启动和关闭的信息，如果启动Tomcat时有错误，那么异常也会记录在日志文件中
localhost-xxx.log Web应用的内部程序日志，建议保留
catalina-xxx.log 控制台日志
host-manager.xxx.log Tomcat管理页面中的host-manager的操作日志，建议关闭
localhost_access_log_xxx.log 用户请求Tomcat的访问日志（这个文件在conf/server.xml里配置），建议关闭
Conf 配置文件目录
server.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!-- Server代表一个 Tomcat 实例。可以包含一个或多个 Services，其中每个Service都有自己的Engines和Connectors。
port="8005"指定一个端口，这个端口负责监听关闭tomcat的请求
-->
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<!-- 监听器 -->
<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" />
<!-- 全局命名资源，定义了UserDatabase的一个JNDI(java命名和目录接口)，通过pathname的文件得到一个用户授权的内存数据库 -->
<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它包含一个<Engine>元素,以及一个或多个<Connector>,这些Connector元素共享用同一个Engine元素 -->
<Service name="Catalina">
<!--
每个Service可以有一个或多个连接器<Connector>元素，
第一个Connector元素定义了一个HTTP Connector,它通过8080端口接收HTTP请求;第二个Connector元素定
义了一个JD Connector,它通过8009端口接收由其它服务器转发过来的请求.
-->
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
<Connector port="8009" protocol="AJP/1.3" redirectPort="8443" />
<!-- 每个Service只能有一个<Engine>元素 -->
<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.LockOutRealm">
<Realm className="org.apache.catalina.realm.UserDatabaseRealm"
resourceName="UserDatabase"/>
</Realm>
<!-- 默认host配置，有几个域名就配置几个Host，但是这种只能是同一个端口号 -->
<Host name="localhost" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<!-- Tomcat的访问日志，默认可以关闭掉它，它会在logs文件里生成localhost_access_log的访问日志 -->
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
<Host name="www.hzg.com" appBase="webapps"
unpackWARs="true" autoDeploy="true">
<Context path="" docBase="/myweb1" />
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="hzg_access_log" suffix=".txt"
pattern="%h %l %u %t "%r" %s %b" />
</Host>
</Engine>
</Service>
</Server>
server.xml中日志的patter解释
有效的日志格式模式可以参见下面内容，如下字符串，其对应的信息由指定的响应内容取代：
％a - 远程IP地址
％A - 本地IP地址
％b - 发送的字节数，不包括HTTP头，或“ - ”如果没有发送字节
％B - 发送的字节数，不包括HTTP头
％h - 远程主机名
％H - 请求协议
％l (小写的L)- 远程逻辑从identd的用户名（总是返回' - '）
％m - 请求方法
％p - 本地端口
％q - 查询字符串（在前面加上一个“？”如果它存在，否则是一个空字符串
％r - 第一行的要求
％s - 响应的HTTP状态代码
％S - 用户会话ID
％t - 日期和时间，在通用日志格式
％u - 远程用户身份验证
％U - 请求的URL路径
％v - 本地服务器名
％D - 处理请求的时间（以毫秒为单位）
％T - 处理请求的时间（以秒为单位）
％I （大写的i） - 当前请求的线程名称
Tomcat组件及架构
Server
Server是最顶级的组件，它代表Tomcat的运行实例，它掌管着整个Tomcat的生死大权；
- 提供了监听器机制，用于在Tomcat整个生命周期中对不同时间进行处理
- 提供Tomcat容器全局的命名资源实现，JNDI
- 监听某个端口以接受SHUTDOWN命令，用于关闭Tomcat
Service
一个概念，一个Service维护多个Connector和一个Container
Connector组件
链接器：监听转换Socket请求，将请求交给Container处理，支持不同协议以及不同的I/O方式
Container
表示能够执行客户端请求并返回响应的一类对象，其中有不同级别的容器：Engine、Host、Context、Wrapper
Engine
整个Servler引擎，最高级的容器对象
Host
表示Servlet引擎中的虚拟机，主要与域名有关，一个服务器有多个域名是可以使用多个Host
Context
用于表示ServletContext,一个ServletContext表示一个独立的Web应用
Wrapper
用于表示Web应用中定义的Servlet
Executor
Tomcat组件间可以共享的线程池
Tomcat的核心组件
解耦：网络协议与容器的解耦。
Connector链接器封装了底层的网络请求(Socket请求及相应处理),提供了统一的接口，使Container容器与具体的请求协议以及I/O方式解耦。
Connector将Socket输入转换成Request对象，交给Container容器进行处理，处理请求后，Container通过Connector提供的Response对象将结果写入输出流。
因为无论是Request对象还是Response对象都没有实现Servlet规范对应的接口，Container会将它们进一步分装成ServletRequest和ServletResponse.
Tomcat中的Connector
三种传输协议
1、HTTP:HTTP/1.1协议
2、AJP协议:主要与Apache HTTP Server集成
3、HTTP2:HTTP/2.0协议，下一代HTTP协议
三种I/O方式
NIO:采用JDK的NIO类库实现
NIO2(AIO):采用JDK1.7的NIO2类库实现
APR:采用APR(Apache可移植运行库)
如何选择协议及I/0方式
Tomcat的链接器
AJP主要是用于Web服务器与Tomcat服务器集成，AJP采用二进制传输可读性文本，使用保持持久性的TCP链接，使得AJP占用更少的带宽，并且链接开销要小得多，但是由于AJP采用持久化链接，因此有效的连接数较HTTP要更多。
HTTP2.0目前市场不成熟。
对于I/0选择，要根据业务场景来定，一般高并发场景下，APR和NIO2的性能要优于NIO和BIO，（linux操作系统支持的NIO2由于是一个假的，并没有真正实现AIO，所以一般linux上推荐使用NIO，如果是APR的话，需要安装APR库，而Windows上默认安装了），所以在8.5的版本中默认是NIO。