Java Web开发详解-5.5 Tomcat的安装与配置

安装Tomcat之前要先安装JDK，可从http://java.sun.com上下载最新版本的JDK。Tomcat可从Apache Jakarta Project站点（http://jakarta.apache.org/site/binindex.cgi）上下载，本书使用的Tomcat版本是5.5.7，它需要安装J2SE 5.0（JDK 1.5）以上的版本才能运行。对于Windows操作系统，Tomcat 5.5.7提供了两种安装文件，一种是jakarta-tomcat-5.5.7.exe，一种是jakarta-tomcat-5.5.7.zip（如果读者使用的是Linux系统，请下载jakarta-tomcat-5.5.7.tar.gz）。jakarta-tomcat-5.5.7.exe是可执行的安装程序，读者只需要双击这个文件，就可以开始安装Tomcat了。在安装过程中，安装程序会自动搜寻JDK和JRE的位置。安装完成后，在Windows系统的“开始”->“程序”菜单下会添加Apache Tomcat 5.5菜单组。jakarta-tomcat-5.5.7.zip是一个压缩包，只需要将它解压到硬盘上就可以了。在这里，我建议读者下载jakarta-tomcat-5.5.7.zip压缩包，通过解压缩的方式安装Tomcat，因为解压缩的方式也适用于其他的操作系统，例如Linux系统。下面我们主要介绍jakarta-tomcat-5.5.7.zip的安装与Tomcat运行环境的设置。
5.5.1 安装Tomcat使用WinZip或WinRAR等解压缩工具将jakarta-tomcat-5.5.7.zip解压到指定的驱动器和目录中。笔者是在D盘上直接解压，产生了目录jakarta-tomcat-5.5.7，解压后的文件存放于D:\ jakarta-tomcat-5.5.7下。
Tomcat安装后的目录层次结构如图5-2所示。

图5-2 Tomcat 5.5.7目录层次结构
各目录的用途如表5-1所示。
表5-1 Tomcat的目录结构及其用途

目 录	用 途
/bin	存放启动和关闭Tomcat的脚本文件
/common/lib	存放Tomcat服务器及所有Web应用程序都可以访问的JAR文件
/conf	存放Tomcat服务器的各种配置文件，其中包括server.xml（Tomcat的主要配置文件）、tomcat-users.xml和web.xml等配置文件
/logs	存放Tomcat的日志文件
/server/lib	存放Tomcat服务器运行所需的各种JAR文件
/server/webapps	存放Tomcat的两个Web应用程序：admin应用程序和manager应用程序
/shared/lib	存放所有Web应用程序都可以访问的JAR文件
/temp	存放Tomcat运行时产生的临时文件
/webapps	当发布Web应用程序时，通常把Web应用程序的目录及文件放到这个目录下
/work	Tomcat将JSP生成的Servlet源文件和字节码文件放到这个目录下

从表5-1中可以看到，/common/lib目录、/server/lib和/shared/lib目录下都可以存放JAR文件，它们的区别在于：
— 在/server/lib目录下的JAR文件只能被Tomcat服务器访问；
— 在/shared/lib目录下的JAR文件可以被所有的Web应用程序访问，但不能被Tomcat服务器访问；
— 在/common/lib目录下的JAR文件可以被Tomcat服务器和所有的Web应用程序访问。
此外，对于后面将要介绍的Java Web应用程序，在它的WEB-INF目录下，也可以建立lib子目录，在lib子目录下可以存放各种JAR文件，这些JAR文件只能被当前Web应用程序所访问。
5.5.2 运行Tomcat在Tomcat安装目录下的bin子目录中，有一些批处理文件（以.bat作为后缀名的文件），其中的startup.bat就是启动Tomcat的脚本文件，用鼠标双击这个文件，将会看到如图5-3所示的画面。

图5-3 运行Tomcat提示出错信息
笔者以前碰到过很多学员，在初次运行Tomcat时，看到如图5-3所示的信息就不知所措了。有的学员以前还配置过Tomcat，但是再次使用的时候，由于忘记了上次是如何配置的，同样感觉无从下手。
我们在学习软件开发时，一定要养成查看错误提示信息，进而根据错误提示解决问题的良好习惯。笔者第一次配置Tomcat时，就是根据错误提示信息一步一步配置成功的。很多人一看见错误信息，立即单击“确定”按钮，这样就错过了提示信息。当看到错误信息时，首先不要慌张和无所适从，仔细看清楚错误提示，不要着急单击按钮。
查看图5-3中的错误提示信息，可以看到这样一句话“The JAVA_HOME environment variable is not defined”，从画面中可以看到，在执行到“Using JAVA_HOME”这句时出现了错误，由此，我们可以想到，出错的原因可能是因为没有设置JAVA_HOME环境变量。那么JAVA_HOME环境变量的值应该是什么呢？很容易就能想到应该是JDK所在的目录，在笔者的机器上，JDK所在的目录是D:\Java\jdk1.5.0_01。
在Windows 2000操作系统下设置环境变量的步骤如下。
① 在桌面“我的电脑”上单击右键，选择“属性”，出现如图5-4所示的画面。

图5-4 “我的电脑”属性
② 单击“高级”选项卡，选择“环境变量(E)…”，如图5-5和图5-6所示。

图5-5 “高级”选项卡 图5-6 “环境变量”对话框
③ 在“系统变量”下方单击“新建”按钮。在“变量名”中输入“JAVA_HOME”，在变量值中输入JDK所在的目录“D:\Java\jdk1.5.0_01”，然后单击“确定”按钮，如图5-7所示。

图5-7 新建JAVA_HOME环境变量
④ 最后在“环境变量”对话框上单击“确定”按钮，结束JAVA_HOME环境变量的设置。
我们再一次转到D:\ jakarta-tomcat-5.5.7\bin目录下，用鼠标双击startup.bat文件，可以看到如图5-8所示的启动信息。

图5-8 Tomcat启动信息
然后，打开浏览器，在地址栏中输入http://localhost:8080/（localhost表示本地机器，8080是Tomcat默认监听的端口号），将出现如图5-9所示的Tomcat页面。

图5-9 Tomcat的默认主页
注意图5-9中鼠标（小手形状）指向的链接——Tomcat Documentation，单击将进入Tomcat的文档页面，有关Tomcat的帮助信息可以在文档页面中找到；读者也可以直接访问Tomcat的文档，文档首页的位置是Tomcat安装目录下的webapps\tomcat-docs\index.html。如果要关闭Tomcat服务器，可以用鼠标双击D:\ jakarta-tomcat-5.5.7\bin目录下的shutdown.bat文件。
如果你机器上的Tomcat启动失败，有可能是因为TCP的8080端口被其他应用程序所占用，如果你知道是哪一个应用程序占用了8080端口，那么先关闭此程序。如果你不知道或者不想关闭占用8080端口的应用程序，你可以修改Tomcat默认监听的端口号。
前面介绍了，Tomcat安装目录下的conf子目录用于存放Tomcat服务器的各种配置文件，其中的server.xml是Tomcat的主要配置文件，这是一个格式良好的XML文档，在这个文件中可以修改Tomcat默认监听的端口号。用UltraEdit（你可以用记事本程序或其他的文本编辑工具）打开server.xml，找到修改8080端口的地方。读者也许要问了，“这个配置文件，我都不熟悉，怎么知道在哪里修改端口号呢？”对于初次接触server.xml的读者，确实不了解这个文件的结构，但是我们应该有一种开放的思路，既然Tomcat的监听端口号是在server.xml中配置，那么只要我们在这个文件中查找“8080”这些数字字符序列，不就能找到修改端口号的地方了吗！在UltraEdit中，同时按下键盘上的“Ctrl”和“F”键，出现如图5-10所示的查找对话框。

图5-10 UltraEdit查找对话框
然后在“查找内容”中输入“8080”，单击“查找下一个”按钮。重复这个过程，直到找到如图5-11所示的在server.xml中配置端口号位置。

图5-11 server.xml中配置端口号的位置
找到后，如果我们不能确定此处就是修改端口号的地方，也没有关系，可以先尝试着修改一下端口号，然后启动Tomcat，如果启动成功，也就证明了我们修改的地方是正确的。学习时，我们应该养成这种探索并不断实验的精神。在这里，我们可以修改端口号为8000（读者可以根据自己机器的配置选择一个端口号），然后保存。再次启动Tomcat，在Tomcat启动完毕后，打开浏览器，在地址栏中输入http://localhost:8000/（读者根据自己设置的端口号做相应的修改），就可以看到Tomcat的默认主页了。关闭Tomcat服务器时，执行bin目录下的shutdown.bat文件。
5.5.3 Tomcat启动分析在本节中我们将通过对Tomcat启动过程的分析，来帮助读者更好地理解和掌握Tomcat。
用文本编辑工具打开用于启动Tomcat的批处理文件startup.bat，仔细阅读，可以发现，在这个文件中，首先判断CATALINA_HOME环境变量是否为空，如果为空，就将当前目录设为CATALINA_HOME的值，接着判断当前目录下是否存在bin\catalina.bat，如果文件不存在，将当前目录的父目录设为CATALINA_HOME的值，根据笔者机器上Tomcat安装目录的层次结构，最后CATALINA_HOME的值被设为Tomcat的安装目录。如果环境变量CATALINA_HOME已经存在，则通过这个环境变量调用bin目录下的“catalina.bat start”命令。通过这段分析，我们了解到两个信息，一是Tomcat启动时，需要查找CATALINA_HOME这个环境变量，如果在当前目录下调用startup.bat，Tomcat会自动设置CATALINA_HOME；二是执行startup.bat命令，实际上执行的是“catalina.bat start”命令。
如果我们不是在bin目录作为当前目录时调用startup.bat，就会出现如图5-12所示的错误信息（在bin目录的父目录下调用除外）。

图5-12 在其他目录下启动Tomcat出错
要在其他目录下也能启动Tomcat，就需要设置CATALINA_HOME环境变量，你可以将CATALINA_HOME添加到Windows 2000系统的环境变量中，其值就是Tomcat的安装目录，在笔者的机器上安装目录是D:\jakarta-tomcat-5.5.7，添加环境变量的过程和前述添加JAVA_HOME环境变量的过程是一样的。如果你不想在系统的环境变量中添加，也可以直接在startup.bat文件中进行设置。下面是在startup.bat文件中设置CATALINA_HOME后的文件片段：
……
rem $Id: shutdown.bat,v 1.5 2004/05/27 15:05:01 yoavs Exp $
rem ---------------------------------------------------------------------------

set CATALINA_HOME=D:\jakarta-tomcat-5.5.7

rem Guess CATALINA_HOME if not defined
set CURRENT_DIR=%cd%
if not "%CATALINA_HOME%" == "" goto gotHome
set CATALINA_HOME=%CURRENT_DIR%
……
注意以粗体显示的这句话的作用就是设置CATALINA_HOME环境变量。在它的下面就可以判断CATALINA_HOME是否为空了。如果你找不准位置，干脆将设置CATALINA_HOME环境变量的这句话放置到文件的第一行。JAVA_HOME环境变量也可以采用同样的方式进行设置。不过，如果你要在其他目录下，利用shutdown.bat来关闭Tomcat服务器，你也需要在shutdown.bat文件中设置CATALINA_HOME和JAVA_HOME这两个环境变量，设置变量的位置和startup.bat文件一样，都是在判断CATALINA_HOME是否为空之前。当然，为了一劳永逸，避免重装Tomcat后还要进行设置（需要是同一版本的Tomcat安装在同一位置），我们最好还是将CATALINA_HOME和JAVA_HOME这两个环境变量添加到Windows 2000系统的环境变量中。
有的读者可能会对设置Tomcat安装目录的环境变量的名字是CATALINA_HOME而感到奇怪，按照以前设置的环境变量来看，JAVA_HOME表示JDK的安装目录，那么应该用TOMCAT_HOME来表示Tomcat的安装目录，可为什么要使用CATALINA_HOME呢？实际上，在Tomcat 4以前，用的就是TOMCAT_HOME来表示Tomcat的安装目录，在Tomcat 4以后，采用了新的Servlet容器Catalina，所以环境变量的名字也改为了CATALINA_HOME。
提示：在Windows系统下环境变量的名字是与大小写无关的，也就是说JAVA_HOME和java_home是相同的。

了解了startup.bat文件以后，我们再来看看真正负责启动Tomcat服务器的catalina.bat文件。通过分析catalina.bat文件，我们发现它还调用了一个文件setclasspath.bat。在setclasspath.bat文件中，它检查JAVA_HOME环境变量是否存在，并通过设置的环境变量JAVA_HOME，找到java.exe，用于启动Tomcat。在这个文件中，还设置了其他的一些变量，分别表示JDK中的一些工具，有兴趣的读者可以自行分析一下这个文件。在执行完setclasspath.bat之后，catalina.bat剩下的部分就开始了Tomcat服务器的启动进程。
直接执行catalina.bat时，需要带上命令行的参数。读者可以在命令提示符窗口下，执行catalina.bat，就会打印出catalina.bat命令的各种参数及其含义，如图5-13所示。

图5-13 catalina.bat的各参数信息
其中常用的参数是start、run和stop，参数start表示在一个单独的窗口中启动Tomcat服务器，参数run表示在当前窗口中启动Tomcat服务器，参数stop表示关闭Tomcat服务器。我们执行startup.bat，实际上执行的就是“catalina.bat start”命令；执行shutdown.bat，实际上执行的是“catalina.bat stop”命令。“catalina.bat run”命令有时候是非常有用的，特别是当我们需要查看Tomcat的出错信息时。我们在开发JSP程序时，经常会碰到自己机器上的8080端口号被别的应用程序占用，或者在配置server.xml时出现错误，当通过startup.bat（相当于执行“catalina.bat start”）启动Tomcat服务器时，会导致启动失败，因为是在单独的窗口中启动Tomcat服务器，所以一旦启动失败，命令提示符窗口就自动关闭了，程序运行中输出的出错信息也随之消失，而且没有任何的日志信息，这就使得我们没有办法找出错误原因。当出现错误时，我们可以换成“catalina.bat run”命令再次启动，一旦启动失败，仅仅是Tomcat服务器异常终止，但是在当前的命令提示符窗口下仍然保留了启动时的出错信息，这样我们就可以查找启动失败的原因了。
5.5.4 Tomcat的体系结构Tomcat服务器是由一系列可配置的组件构成的，其中核心组件是Catalina Servlet容器，它是所有其他Tomcat组件的顶层容器。Tomcat各组件之间的层次关系如图5-14所示。

图5-14 Tomcat组件之间的层次结构
我们下面简单介绍一下各组件在Tomcat服务器中的作用。
（1）ServerServer表示整个的Catalina Servlet容器。Tomcat提供了Server接口的一个默认实现，这通常不需要用户自己去实现。在Server容器中，可以包含一个或多个Service组件。
（2）ServiceService是存活在Server中的内部组件，它将一个或多个连接器（Connector）组件绑定到一个单独的引擎（Engine）上。在Server中，可以包含一个或多个Service组件。Service也很少由用户定制，Tomcat提供了Service接口的默认实现，而这种实现既简单又能满足应用。
（3）Connector连接器（Connector）处理与客户端的通信，它负责接收客户请求，以及向客户返回响应结果。在Tomcat中，有多个连接器可以使用。
（4）Engine在Tomcat中，每个Service只能包含一个Servlet引擎（Engine）。引擎表示一个特定的Service的请求处理流水线。作为一个Service可以有多个连接器，引擎从连接器接收和处理所有的请求，将响应返回给适合的连接器，通过连接器传输给用户。用户可以通过实现Engine接口提供自定义的引擎，但通常不需要这么做。
（5）HostHost表示一个虚拟主机，一个引擎可以包含多个Host。用户通常不需要创建自定义的Host，因为Tomcat给出的Host接口的实现（类StandardHost）提供了重要的附加功能。
（6）Context一个Contex表示了一个Web应用程序，运行在特定的虚拟主机中。什么是Web应用程序呢？在Sun公司发布的Java Servlet规范中，对Web应用程序做出了如下的定义：“一个Web应用程序是由一组Servlet、HTML页面、类，以及其他的资源组成的运行在Web服务器上的完整的应用程序。它可以在多个供应商提供的实现了Servlet规范的Web容器中运行”。一个Host可以包含多个Context（代表Web应用程序），每一个Context都有一个惟一的路径。用户通常不需要创建自定义的Context，因为Tomcat给出的Context接口的实现（类StandardContext）提供了重要的附加功能。

下面我们通过图5-15来帮助读者更好地理解Tomcat服务器中各组件的工作流程。

图5-15 Tomcat各组件的工作流程
要了解这些组件的其他信息，可以看下面的页面：
%CATALINA_HOME%\webapps\tomcat-docs\architecture\index.html
我们可以在conf目录下的server.xml文件中对这些组件进行配置，读者打开server.xml文件，就可以看到元素名和元素之间的嵌套关系，与Tomcat服务器的组件是一一对应的，server.xml文件的根元素就是server。关于server.xml配置文件中的各元素及其属性的含义，请参见附录C。
在Tomcat中，提供了各组件的接口及其实现类，如果你要替代Tomcat中的某个组件，只需要根据该组件的接口或类的说明，重写该组件，并进行配置即可。图5-16是Tomcat各组件的类图。

在类图的接口名或类名下面是该接口或该类所在的包，这些接口和类都在%CATALINA_HOME%\ server\lib\catalina.jar文件中。对Tomcat服务器的实现感兴趣的读者，可以从http://tomcat.apache.org/上下载Tomcat的源代码。
提示：由于Apache软件基金会并不是一个商业性的组织，所以文档更新的速度有时候跟不上版本更新的速度。在Tomcat 5.5.7中，就可以发现文档与其源码实现有不一致的地方。在Tomcat 5.5.x中，去掉了org.apache.catalina.Connector接口及其相关的实现类，而直接以org.apache.catalina.connector.Connector类来代替。我们在看Tomcat的文档时，最好结合其API文档一起看，这样才能保证了解的信息是完整的和准确的。