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Java語言介紹

Java EE和Tomcat

Tomcat的主要配置

Tomcat的管理工具

Tomcat的反向代理

一、Java語言介紹

（一）Java的特征

面向對象
write once, run anywhere：一次編譯，任何處運行
jdk：包含類庫(API)、開發工具(javac)、JVM

（二）Java的三個方向

JAVA SE：標準版
JAVA EE：企業版，可以視為JAVA SE增加一些企業級功能模塊
JAVA ME：移動版

（三）jdk與openjdk

2006年Sun開源了jdk，建立了openjdk組織
openjdk與jdk接口兼容，可以按照需求選擇
當前有openjdk 1.6, 1.7, 1.8版本，對應oracle jdk的相應版本

（四）Java代碼的運行

*.java(source code) --> javac --> *.class(bytecode)
javac程序將java源碼文件編譯為字節碼的java類文件
jvm：class loader，加載程序的類文件，及程序的類文件依賴到的其它的類文件而后運行；整個運行表現為一個jvm進程

（五）java技術體系

Java編程語言
Java Class文件格式
Java API
Java VM

（六）JVM運行時區域

方法區：線程共享，用于存儲被JVM加載的class信息、常量、靜態變量、方法等
堆：用于存儲對象，是jvm所管理的內存中占用空間最大的一部分，也是GC（垃圾回收）管理的主要區域；
Java棧：線程私有，存儲線程自己的局部變量
PC寄存器：線程私有的內存空間，程序的指令指針
本地方法棧：

（七）jdk的安裝

（1）openjdk的安裝

java-VERSION-openjdk：核心包
java-VERSION-openjdk-headless：運行時環境包
java-VERSION-openjdk-devel：開發包

yum install java-1.8.0-openjdk-devel
java -version     // 查看當前java環境

（2）oracle jdk的安裝

rpm -ivh jdk-8u151-linux-x64.rpm
vim /etc/profile.d/java.sh
export JAVA_HOME=/usr/java/latest
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
. /etc/profile.d/java.sh 
java -version

二、Java EE和Tomcat

（一）Java EE中的關鍵模塊

Servlet：Java編寫的服務器端程序，主要功能在于交互式地瀏覽和修改數據，生成動態Web內容
- servlet container：容器，提供servlet功能的服務器
- servlet engine：實現具體功能的servlet實例
JSP：Java Server Pages，是一種實現普通靜態HTML 和動態 HTML 混合編碼的技術；
- 特點：借助內容和外觀的分離，頁面制作中不同性質的任務可以方便地分開：由頁面設計者進行 HTML設計，同時留出供 Servlet 程序員插入動態內容的空間
```
<html>
<title>TITLE</title>
<body>
<h1>...</h1>
<%
... java code...          // 插入動態內容，實現前端與后端的分離
%>
</body>
</html>
```
jsp與servlet的轉換關系：
.jsp -->jasper--> .java --> javac --> .class --> jvm
- 基于jasper將靜態輸出的數據轉為java代碼進行輸出，結果為servlet規范的代碼
- javac工具將servlet代碼編譯為類文件，再把類文件加載到jvm中運行
- jsp的作用在于解決servlet處理html時的復雜性，將前端與后端的工作分離。運行時通過jasper將jsp翻譯為標準的java源代碼，再按照標準的java代碼運行過程工作。

（二）Tomcat

Tomcat是一個servlet container，實現了Java EE中servlet, jsp部分，故其只是Java EE的部分實現
Tomcat是由Sun開發的Java Web Server(Java EE的最早實現)與ASF開發的JServ項目合并后產生的
當前的Tomcat項目是在Tomcat 4.0（代號：Catalina）的基礎上不斷完善發展起來的，故Tomcat中很多地方仍舊能夠看到單詞catalina的痕跡

（三）Java EE的實現簡介

商業實現：
WebSphere, WebLogic, Oc4j, Glassfish, Geronimo, JOnAS, JBoss
開源實現：
Tomcat, Jetty, Resin

（四）Tomcat的安裝

（1）yum安裝

yum install tomcat tomcat-docs-webapp tomcat-admin-webapps tomcat-webapps
systemctl start tomcat

（2）官網下載二進制壓縮包，解壓縮安裝

tar xf apache-tomcat-7.0.82.tar.gz -C /usr/local/
cd /usr/local/
ln -sv apache-tomcat-7.0.82/ tomcat
useradd tomcat
setfacl -R -m u:tomcat:rwx ./tomcat/
vim /etc/profile.d/tomcat.sh
  export CATALINA_BASE=/usr/local/tomcat
  export PATH=$CATALINA_BASE/bin:$PATH
. /etc/profile.d/tomcat.sh 
. catalina.sh start     // tomcat由java編寫，使用腳本運行將tomcat運行在jvm中

（五）Tomcat的程序環境

（1）tomcat的目錄結構

bin：腳本及啟動時用到的類
conf：配置文件目錄
lib：庫文件，Java類庫，jar
logs：日志文件目錄
temp：臨時文件目錄
webapps：webapp的默認目錄
work：工作目錄，存放編譯后的字節碼文件

（2）catalina.sh --help

run：前臺模式啟動
run -security：帶安全管理的前臺模式啟動
start：后臺模式啟動
start -security：帶安全管理的后臺模式啟動
stop：關閉
stop n：等待n秒后關閉
stop -force：強行關閉
stop n -force：等待n秒后，強行關閉
configtest：檢查配置
version：查詢版本

（3）rpm包安裝的程序環境

配置文件目錄：/etc/tomcat
主配置文件：server.xml
webapps存放位置：/var/lib/tomcat/webapps/
examples
manager
host-manager
docs
Unit File：tomcat.service
環境配置文件：/etc/sysconfig/tomcat

三、Tomcat的主要配置

（一）tomcat的配置文件構成

server.xml：主配置文件
web.xml：每個webapp只有“部署”后才能被訪問，它的部署方式通常由web.xml進行定義，其存放位置為WEB-INF/目錄中；此文件為所有的webapps提供默認部署相關的配置
context.xml：每個webapp都可以使用的配置文件，它通常由專用的配置文件context.xml來定義，其存放位置為WEB-INF/目錄中；此文件為所有的webapps提供默認配置
tomcat-users.xml：用戶認證的賬號和密碼文件；角色（role），用戶（user）；此文件在tomcat啟動時被裝入內存
catalina.policy：當使用-security選項啟動tomcat時，用于為tomcat設置安全策略
catalina.properties：Java屬性的定義文件，用于設定類加載器路徑，以及一些與JVM調優相關參數
logging.properties：日志系統相關的配置

（二）tomcat主配置文件：server.xml

文件結構：

<Server>
  <Service>
    <connector/>
    <connector/>
    ...
    <Engine>
        <Host>
          <Context/>
          <Context/>
          ...
        </Host>
        <Host>
        ...
        </Host>
        ...
    </Engine>
  </Service>
</Server>

每一個組件都由一個Java“類”實現，這些組件大體可分為以下幾個類型：
頂級組件：Server
服務類組件：Service
連接器組件：http, https, ajp(apache jserv protocol)
容器類：Engine, Host, Context
被嵌套類：valve, logger, realm, loader, manager, ...
集群類組件：listener, cluster, ...

（三）JSP WebAPP的組織結構

index.jsp：主頁
WEB-INF/：當前webapp的私有資源路徑；通常用于存儲當前webapp的web.xml和context.xml配置文件
META-INF/：類似于WEB-INF/
classes/：類文件，當前webapp所提供的類
lib/：類文件，當前webapp所提供的類，被打包為jar格式

（四）webapp歸檔格式

.war：webapp
.jar：EJB的類打包文件（類庫）
.rar：資源適配器類打包文件
.ear：企業級webapp

（五）部署(deploy)webapp的相關操作

部署步驟：
- 將webapp的源文件放置于目標目錄（網頁程序文件存放目錄）
- 配置tomcat服務器能夠基于web.xml和context.xml文件中定義的路徑來訪問此webapp
- 將其特有的類和依賴的類通過class loader裝載至JVM
部署有兩種方式：
- 自動部署：auto deploy
- 手動部署：
  冷部署：把webapp復制到指定的位置，而后才啟動tomcat
  熱部署：在不停止tomcat的前提下進行部署
部署工具：manager, ant腳本, tcd(tomcat client deployer)等
undeploy：拆除（反部署），停止webapp，并從tomcat實例上卸載webapp
實驗1：實現一個最簡單的webapp部署操作

mkdir -pv /var/lib/tomcat/webapps/test/{WEB-INF,classes,lib}
vim /var/lib/tomcat/webapps/test/index.jsp
<%@ page language="java" %>          // 聲明使用的語言
<%@ page import="java.util.*" %>     // 聲明引用的類
<html>
        <head>
        <title>Test Page</title>
        </head>
        <body>
        <% out.println("hello world");
        %>
        </body>
</html>
service tomcat restart

登錄http:// 192.168.136.229:8080/test，成功顯示預期結果

使用tree命令查看/var/cache/tomcat/work/Catalina/localhost/test目錄下的結構，可以看到index.jsp文件先通過jasper轉化為.java源碼文件，繼而通過javac編譯為.class類文件并被送入jvm中執行

（六）tomcat的常用組件配置

（1）Server組件：

代表tomcat instance，即表現出的一個java進程
監聽在8005端口，只接收“SHUTDOWN”——建議將監聽端口設為-1，取消shutdown功能
各server監聽的端口不能相同，因此，在同一物理主機啟動多個實例時，需要修改其監聽端口為不同的端口

（2）Service組件：

用于實現將一個或多個connector組件關聯至一個engine組件

（3）Connector組件：

負責接收請求，常見的有三類http/https/ajp(apache jserv protocol)
進入tomcat的請求可分為兩類：
(1) standalone : 請求來自于客戶端瀏覽器
(2) 由其它的web server反代：來自前端的反代服務器
nginx --> http connector --> tomcat
httpd(proxy_http_module) --> http connector --> tomcat
httpd(proxy_ajp_module) --> ajp connector --> tomcat
屬性：
- 默認存在
  port="8080"
  protocol="HTTP/1.1"
  connectionTimeout="20000" // 單位：毫秒
  address：監聽的IP地址；默認為本機所有可用地址
- 可以添加的屬性
  maxThreads：最大并發連接數，默認為200
  enableLookups：是否啟用DNS查詢功能，建議關閉
  acceptCount：等待隊列的最大長度
  secure
  sslProtocol

（4）Engine組件：

Servlet實例，即servlet引擎，其內部可以一個或多個host組件來定義站點；通常需要通過defaultHost來定義默認的虛擬主機
屬性：
name
defaultHost
jvmRoute：與基于cookie的session sticky有關

（5）Host組件：

位于engine內部用于接收請求并進行相應處理的主機或虛擬主機，示例：
常用屬性說明：
(1) appBase：此Host的webapps的默認存放目錄，指存放非歸檔的web應用程序的目錄或歸檔的WAR文件目錄路徑；可以使用基于$CATALINA_BASE變量所定義的路徑的相對路徑
(2) autoDeploy：在Tomcat處于運行狀態時，將某webapp放置于appBase所定義的目錄中時，是否自動將其部署至tomcat
實驗2：實現在非默認webapps部署目錄存放webapp文件

vim /etc/tomcat/server.xml     // 創建虛擬主機
<Host name="test.hellopeiyang.com"  appBase="/app/webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true"/>

mkdir -pv /app/webapps/ROOT/{WEB-INF,lib,classes}
vim /app/webapps/ROOT/index.jsp
<%@ page language="java" %>
<%@ page import="java.util.*" %>
<html>
        <head>
        <title>Test Page</title>
        </head>
        <body>
        <% out.println("hellopeiyang test page");
        %>
        </body>
</html>
service tomcat restart

（6）Context組件:

實現別名的功能：如下，當url為/PATH時，自動尋找磁盤上/PATH/TO/SOMEDIR的文件
<Context path="/PATH" docBase="/PATH/TO/SOMEDIR" reloadable=""/>
實驗3：在實驗2的基礎上，實現使用context組件

cp -r /app/webapps/ROOT/ /app/data/

vim /etc/tomcat/server.xml
<Host name="test.hellopeiyang.com"  appBase="/app/webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
        <Context path="/testpage" docBase="/app/data" reloadable="" />
</Host>

vim /app/data/index.jsp
<%@ page language="java" %>
<%@ page import="java.util.*" %>
<html>
        <head>
        <title>Test Page</title>
        </head>
        <body>
        <% out.println("hellopeiyang another test page");
        %>
        </body>
</html>

service tomcat restart

（7）Valve組件：

定義訪問日志：org.apache.catalina.valves.AccessLogValve

<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" />

定義訪問控制：org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve

<Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve" deny="172\.16\.100\.67"/>

實驗4：在實驗3的基礎上，使用valve組件實現定制訪問日志和訪問控制

vim /etc/tomcat/server.xml     // 位置在Host組件語句塊中
<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
prefix="node1_access_log." suffix=".log"
pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
<Valve className="org.apache.catalina.valves.RemoteAddrValve" deny="192\.168\.136\.129"/>

service tomcat restart
tail /var/log/tomcat/node1_access_log.2017-11-07.log

日志內容存放在/var/log/tomcat/下定義名稱的日志文件中

192.168.136.129的主機無法訪問

非192.168.136.129的主機可以訪問

四、Tomcat的管理工具

（一）tomcat管理工具的使用角色(role)

manager-gui：允許查看圖形管理界面和服務器狀態界面
manager-script：允許通過文本接口管理和查看服務器狀態界面
manager-jmx ：允許通過JMX代理管理和查看服務器狀態界面
manager-status：只允許查看服務器狀態界面

（二）授權用戶manager-gui角色

vim /etc/tomcat/tomcat-users.xml 
<role rolename="manager-gui"/>
<user username="hellopeiyang" password="centos" roles="manager-gui"/>

service tomcat restart

紅框中的為三個管理工具頁面的連接，從上之下依次為：服務器狀態，管理應用，虛擬主機管理

網絡應用管理頁面

服務器狀態管理頁面

（三）授權用戶admin-gui角色

vim /etc/tomcat/tomcat-users.xml 
service tomcat restart
<role rolename="admin-gui"/>
<role rolename="manager-gui"/>
<user username="hellopeiyang" password="centos" roles="manager-gui,admin-gui"/>     // 用戶hellopeiyang同時擁有manager-gui和admin-gui角色

虛擬主機管理頁面

五、Tomcat的反向代理

（一）nginx反向代理至tomcat

轉發過程：client (http) --> nginx (reverse proxy)(http) --> tomcat (http connector)

vim /etc/nginx/nginx.conf
server {
        listen       80 default_server;
        index        index.jsp index.html;
        root         /usr/share/tomcat/webapps/ROOT;
        location ~* \.(jsp|do)$  {
                proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
        }
    }

nginx -t
nginx -s reload

直接登錄192.168.136.230，通過80端口成功訪問tomcat服務器

（二）httpd通過http協議反向代理至tomcat

轉發過程：client (http) --> httpd (proxy_http_module)(http) --> tomcat (http connector)

vim /etc/httpd/conf.d/tomcat.conf
<VirtualHost *:80>
        ServerName node1.hellopeiyang.com
        ProxyRequests Off
        ProxyVia On
        ProxyPreserveHost On
        <Proxy *>
                Require all granted
        </Proxy>
        ProxyPass / http://127.0.0.1:8080/
        ProxyPassReverse / http://127.0.0.1:8080/
        <Location />
                Require all granted
        </Location>
</VirtualHost>
httpd -t
systemctl restart httpd