Веб-сервер Apache Tomcat 6

Содержание лекции
Ключевые вопросы организации веб-сервера
Понятие веб-сервера и его функции
Протокол HTTP
Аутентификация и авторизация пользователей
Управление сессиями и Cookies
Постоянное HTTP-соединение
Веб-сервер Apache Tomcat 6
Структура каталогов сервера
Структура J2EE веб-приложения
Введение в сервлеты
Основные классы Servlet API
Использование Comet Servlet
JSP – Java Server Pages
Конфигурация веб-приложения для Tomcat
Дескриптор контекста веб-приложения
Дескриптор развёртывания веб-приложения

1.1 Понятие веб-сервера и его функции
Веб-сервер – это программное обеспечение, обеспечивающее доставку контента конечному пользователю по сети.
Веб-сервер реализует серверную часть протокола HTTP.

Функции и особенности веб-серверов:
передача контента пользователю;
получение контента от пользователей;
поддержка динамически генерируемых страниц;
аутентификация и авторизация пользователей;
ведение журнала обращений пользователей к ресурсам;
поддержка HTTPS для защищённых соединений с клиентами.

Реализации веб-серверов:
исторически первым считается веб-сервер CERN httpd (1991 год)
java:
Apache Tomcat
Jetty
другие:
Apache
IIS
Nginx
Lighttpd

1.2 Протокол HTTP
HyperText Transfer Protocol - текстовый протокол передачи данных прикладного уровня
Текущая версия – 1.1. Принята в 1999 году. В этой версии добавлен режим «постоянного соединения» с сервером.

HTTP-пакет состоит из:
Стартовая строка
GET /page.php HTTP/1.1 – запрос
HTTP/1.1 404 Not Found – ответ
Заголовки - разделённые двоеточием пары параметр-значение
Content-Type: text/plain; charset=utf8
Тело сообщения – любой текст, в том числе закодированный или сжатый
HTTP-методы:
HEAD, GET, OPTIONS, TRACE - безопасные
POST, PUT, DELETE - небезопасные

1. 3 Аутентификация и авторизация пользователей
Basic access authentication - логин и пароль кодируются с помощью Base64, поддерживается всеми браузерами
Digest access authentication - логин и пароль шифруются алгоритмом MD5
При доступе к защищённому контенту клиент получает ответ:
HTTP/1.1 401 Authorization Required
WWW-Authenticate: Basic realm="Secure Area"
либо
WWW-Authenticate: Digest realm="
[email protected]
", nonce="dcd98b7102dd2f0e8b11d0f600bfb0c093"
Авторизация не поддерживается протоколом HTTP и полностью возлагается на веб-сервер

1. 4 Управление сессиями и Cookies
Веб-приложению бывает необходимо контролировать передвижения клиентов по сайту. HTTP не отслеживает состояние своих клиентов (stateless протокол). Возможные решения данной проблемы:
Добавление параметра session_id в URL:
функции по контролю времени жизни сессии возлагаются на веб-сервер
сессия не сохраняется после перезапуска браузера
Хранение session_id в cookies браузера. Cookies – небольшой фрагмент данных, созданный веб-сервером и хранимый на компьютере пользователя в виде файла, который браузер может пересылать веб-серверу в HTTP-запросе:
функции по контролю времени жизни сессии возлагаются на браузер
сессия сохраняется после перезапуска браузера

1.5 Постоянное HTTP-соединение
Протокол HTTP поддерживает возможность отправки нескольких запросов веб-серверу сразу, не создавая при этом новых TCP-соединений.
Для этого в первом запросе в заголовке передаётся параметр Connection: Keep-Alive.
По умолчанию все соединения являются постоянными.

Преимущества постоянного соединения:
меньшая нагрузка на память, сеть и процессор, т.к. создаётся меньше TCP-соединений
возможность отправки сразу нескольких запросов, не дожидаясь ответов (http-pipeline)
возможность ожидания ответа в течении длительного промежутка времени (server-push)

2. Apache Tomcat 6
Apache Tomcat 6 является одним из наиболее популярных Web-серверов, реализующих спецификацию JEE 5 (Java Enterprise Edition). Он бесплатно распространяется для коммерческого и некоммерческого использования под лицензией Apache Software License с открытыми исходными кодами.
Сам продукт, документацию и исходные коды можно найти на http://tomcat.apache.org.

Web Connector Coyote, реализующий протокол HTTP/1.1, с помощью которого пользователь, используя Интернет-браузер, может отправлять запросы к серверу и получать ответ.
2. Web Container Catalina реализует спецификацию Servlet API 2.5 из JEE 5. Servlet API является основой для всех остальных технологий Java касающихся Web и дает возможность динамически генерировать любой Web-контент, используя любые библиотеки, доступные для java.
3. Jasper Compiler – компилятор JSP-страниц (поддерживает спецификацию JSP 2.1). JSP страница является наиболее популярным (но не единственным) средством создания динамически-генерируемых HTML, XML и других документов, имеющих текстовое представление.
Apache Tomcat состоит из следующих компонентов:

2.1 Структура каталогов сервера
/bin/ - скрипты запуска, остановки и пр.
/startup.bat (startup.sh) – запуск
/shutdown.bat (shutdown.sh) – остановка
/catalina.bat (catalina.sh) – скрипт запуска и настройки параметров (вызывается из startup.bat)
/conf/ - конфигурационные файлы
/server.xml – основной конфигурационный файл, тут задаются порты, коннекторы и пр.
/web.xml – включается во все web.xml файлы приложений по-умолчанию
/lib – библиотеки сервера, все библиотеки из этой папки доступны всем приложениям. Сюда необходимо положить JDBC-драйвер, если приложение использует БД
/log – логи (протоколы) сервера. Используются для статистики, диагностики и отладки
/temp – папка для временных файлов сервера и приложений
/webapps – папка для приложений. Все, что здесь лежит будет развернуто и запущено при старте сервера, а так же во время его работы (hot-deploy)
/ROOT – специальное имя для корневого контекста. Приложение в этой папке будет привязано к контексту “/”, т.е. доступно через http://localhost:8080/
/docs, examples, host-manager, manager, ROOT – примеры приложений, документация и административная консоль, входящие в поставку сервера. Их можно без ущерба удалить.
/work – рабочая папка сервера. Сюда будут складываться скомпилированные на лету JSP файлы, сериализованные сессии пользователей (чтобы рестарт сервера не выкинул пользователей из системы) и пр. Содержимое можно (и, иногда, нужно) без ущерба удалять.

2.2 Структура J2EE веб-приложения

2.3 Введение в сервлеты
Сервлет – Java-класс, наследуемый от javax.servlet.http.HttpServlet:
doGet(), обработка http-метода GET
doPost(), обработка http-метода POST
doPut(), обработка http-метода PUT
doDelete(), обработка http-метода DELETE
init() and destroy(), управление жизненным циклом сервлета
getServletInfo(), возвращает описание сервлета

Жизненный цикл сервлета состоит из следующих шагов:
В случае отсутствия сервлета в контейнере.
Класс сервлета загружается контейнером.
Контейнер создает экземпляр класса сервлета.
Контейнер вызывает метод init(). Этот метод инициализирует сервлет и вызывается в первую очередь, до того, как сервлет сможет обслуживать запросы. За весь жизненный цикл метод init() вызывается только однажды.
Обслуживание клиентского запроса. Каждый запрос обрабатывается в своем отдельном потоке. Контейнер вызывает метод service() для каждого запроса. Этот метод определяет тип пришедшего запроса и распределяет его в соответствующий этому типу метод для обработки запроса. Разработчик сервлета должен предоставить реализацию для этих методов. Если поступил запрос, метод для которого не реализован, вызывается метод родительского класса и обычно завершается возвращением ошибки инициатору запроса.
В случае если контейнеру необходимо удалить сервлет, он вызывает метод destroy(), который снимает сервлет из эксплуатации. Подобно методу init(), этот метод тоже вызывается единожды за весь цикл сервлета.

Жизненный цикл сервлета:

Пример сервлета:
public class SimpleServlet extends HttpServlet {
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
PrintWriter out = response.getWriter();
try {
out.println("
Заголовок
Пример сервлета
");
out.println("
");
} finally {
out.close();
}
}
@Override
public String getServletInfo() {
return "Пример сервлета";
}
}

2.4 Основные классы Servlet API
(javax.servlet.http.*)
HttpServletRequest – класс, экземпляры кот. представляют запрос от браузера
String getContextPath() – возвращает путь к контексту приложения
String getServletPath() – URL вызванного сервлета (JSP)
HttpSession getSession() – Сессия пользователя
Object getAttribute() / void setAttribute(String name, Object value) – Хранение пользовательских атрибутов, связанных с запросом
String getParameter(String value) – Параметр запроса (и для GET и для POST)
void setCharacterEncoding(String enc) – Кодировка значений параметров запроса (windows-1251, UTF-8)
HttpServletResponse – класс, экземпляры кот. представляют ответ браузеру
void setContentType(String contentType) – MIME-тип ответа браузеру
java.io.PrintWriter getWriter() – поток вывода для ответа браузеру
void sendRedirect(String location) – перенаправление на другую страницу
HttpSession – класс, экземпляры кот. хранят состояние сессии клиента
Object getAttribute() / void setAttribute(String key, Object value) – Атрибуты сессии (сохраняются между запросами одного клиента)
HttpServletContext – класс, экземпляры кот. представляют все web-приложение
Object getAttribute() / void setAttribute(String key, Object value) – Атрибуты контекста (общие для всех пользователей и запросов к web-приложению)

2.5 Использование Comet Servlet
Comet - модель работы веб-приложения, при которой постоянное HTTP-соединение позволяет веб-серверу отправлять (push) данные браузеру, без дополнительного запроса со стороны браузера.
Примеры: различные чаты, vkontate.ru, GWT-декларант

Сравнение классического подхода к построению веб-приложений с Comet
Классический подход
Comet подход (он же long polling)
Streaming (он же server-push)

Для использования Comet сервлет должен реализовать интерфейс org.apache.catalina.CometProcessor
с единственным методом event(CometEvent event), вызываемым при поступлении следующих событий:
EventType.BEGIN – при создании соединения с веб-сервером
EventType.READ – при получении данных для сервлета
EventType.END – при завершении соединения с веб-сервером
EventType.ERROR – при возникновении ошибки

Клиентский код для соединения с Comet сервлетом:
<br> function go(){<br> var url</div></h3></h3><img onerror="this.setAttribute(&#39;data-error&#39;, 1)" width="720" height="540" alt="Клиентский код для соединения с Comet сервлетом: function go(){ var url =" loading="eager" data-nuxt-img sizes="(max-width: 1024px) 480px, 720px" srcset="/_ipx/f_webp&amp;q_80&amp;fit_contain&amp;s_480x360/imagesDir/jpg/378323/slide-24.jpg 480w, /_ipx/f_webp&amp;q_80&amp;fit_contain&amp;s_720x540/imagesDir/jpg/378323/slide-24.jpg 720w, /_ipx/f_webp&amp;q_80&amp;fit_contain&amp;s_960x720/imagesDir/jpg/378323/slide-24.jpg 960w, /_ipx/f_webp&amp;q_80&amp;fit_contain&amp;s_1440x1080/imagesDir/jpg/378323/slide-24.jpg 1440w" src="/_ipx/f_webp&amp;q_80&amp;fit_contain&amp;s_1440x1080/imagesDir/jpg/378323/slide-24.jpg" class="slides-image"><!----><div class="slides-content">= "http://localhost:8080/CometServlet"<br> var request = new XMLHttpRequest();<br> request.open("GET", url, true);<br> request.setRequestHeader("Content-Type","application/x-javascript;");<br> request.onreadystatechange = function() {<br> if (request.readyState == 4) {<br> if (request.status == 200){<br> if (request.responseText) {<br> document.getElementById(“cometresult").innerHTML = request.responseText;<br> }<br> }<br> go();<br> }<br> };<br> request.send(null);<br> }<br>

Клиентский код для соединения с Streaming сервлетом:
На страницу вставляется скрытый iframe, загружающий данные с Streaming сервлета
Данные от сервера должны поступать в виде кусков javascript:
<br> function go(){<br> doSomething();<br> }<br>
Соединение не будет закрываться до тех пор, пока не закроется браузер.

2.6 JSP – Java Server Pages
Жизненный цикл
1. Жизненный цикл класса страницы
2. Жизненный цикл объекта страницы

import java.util.*;
public final class hello_jsp extends org.apache.jasper.runtime.HttpJspBase
{
// Объявляется поле в классе страницы
int my_integer_field = 777;
// Объявляется метод в классе страницы
private String make_greeting(String name) {
return "Hello, "+name + "!";
}
public void _jspService(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws java.io.IOException, ServletException {
PageContext pageContext = null;
HttpSession session = null;
JspWriter out = null;
Object page = this;
response.setContentType("text/html; charset=UTF-8");
session = pageContext.getSession();
out = pageContext.getOut();
out.write("\n");
out.write("\n");
out.write("\t
Sample Hello world page
\n");
out.write("\n");
out.write("\r\n");
// Скриптлет 1
for (int i=0; i<10; i++) {
out.write("\r\n");
out.write("
");
out.print( /* Вывод в поток out */ make_greeting("World "+i) );
out.write("
\r\n");
// Скриптлет 2
} // Конец цикла
out.write("\n");
out.write("\n");
out.write("");
}
}
<%@ page language="java"
contentType="text/html; charset=UTF-8"
pageEncoding="UTF-8" %>
<%@ page import="java.util.*" %>
<%!
// Объявляется поле в классе страницы
int my_integer_field = 777;
// Объявляется метод в классе страницы
private String make_greeting(String name) {
return "Hello, "+name + "!";
}
%>
Sample Hello world page
<% // Скриптлет 1
for (int i=0; i<10; i++) {
%>
<%=
/* Вывод в поток out */
make_greeting("World "+i)
%>
<% // Скриптлет 2
} // Конец цикла
%>

3. Конфигурация веб-приложения
Глобальные файлы конфигурации:
Конфигурационный файл сервера conf/server.xml
Дескриптор развёртывания web-приложения по-умолчанию conf/web.xml
Относящиеся к конкретному приложению:
Дескриптор контекста web-приложения META-INF/context.xml
Дескриптор развёртывания web-приложения WEB-INF/web.xml

3.1 Дескриптор контекста web-приложения context.xml
Контекст web-приложения – это совокупность следующих параметров URL:
Виртуальное имя хоста (www.mysite.com)
Относительный путь к web-приложению (/myapplication)
Таким образом, при запросе от клиента страницы по адресу http://www.mysite.com/myapplication/page.jsp веб-сервер отправит запрос на обработку нужному сервлету, описанному в файле web.xml приложения myapplication

…
…
…
… className="com.mycompany.mypackage.MyListener" />
Resource – подключение ресурсов, например, исчтоников данных (БД)
Valve – подключение фильтров, например, блокирование запросов по IP-адресу
Manager – использовать собственный менеджер сессий
Realm – подключение источника данных, хранящий логины и пароли пользователей для их аутентификации в приложении
Listener – отслеживание жизненного цикла контекста

Настройка источника данных (подключение к БД):
Файл /META-INF/context.xml
контекст web-приложения - префикс всех URL для данного приложения -->
driverClassName="oracle.jdbc.driver.OracleDriver
maxActive="20" maxIdle="10" maxWait="-1" name="jdbc/sample"
url="jdbc:oracle:thin:@:1521:spm" username="o50" password="o50" />
Использование DataSource:
// Создаем начальный контекст JNDI (Java Naming Directory)
InitialContext ctx = new InitialContext();
// Достаем из контекста источник данных
DataSource ds = (DataSource)ctx.lookup("java:comp/env/jdbc/sample");
// Получаем соединение с БД из источника данных
return ds.getConnection(); контекст web-приложения - префикс всех URL для данного приложения -->
driverClassName="oracle.jdbc.driver.OracleDriver
maxActive="20" maxIdle="10" maxWait="-1" name="jdbc/sample"
url="jdbc:oracle:thin:@:1521:spm" username="o50" password="o50" />
Использование DataSource:
// Создаем начальный контекст JNDI (Java Naming Directory)
InitialContext ctx = new InitialContext();
// Достаем из контекста источник данных
DataSource ds = (DataSource)ctx.lookup("java:comp/env/jdbc/sample");
// Получаем соединение с БД из источника данных
return ds.getConnection();

3.2 Дескриптор развёртывания web-приложения web.xml
Веб-приложения Java используют файл дескриптора развертывания для определения способа сопоставления URL с сервлетами, URL, для которых необходима аутентификация, и других сведений. Этот файл называется web.xml и находится в каталоге WEB-INF/web.xml и является частью стандарта Servlet для веб-приложений.

Сервлеты и пути URL
SendEmailService
mycompany. SendEmailServlet
AbcServlet
mycompany.AbcServlet
SendEmailService
/SendEmail
AbcServlet
/*.abc

Безопасность и аутентификация
SecurePages
/admin/*
GET
POST
Only authenticated users may pass
admin
Administrator role
admin
BASIC
MySite Admin Security Check

Список приветственных файлов
index.jsp
index.html
Обработчики ошибок
500
/errors/servererror.jsp
Кодировка и локаль
ru
UTF-8
Время жизни сессии
30

Контрольные вопросы
Из каких частей состоит HTTP-пакет?
Что такое Cookies? Как реализовано управление сессией с помощью Cookies?
Из каких основных компонентов состоит Apache Tomcat?
Что такое сервлет? Что такое Comet-сервлет?
Перечислите файлы конфигурации веб-приложения. Какие параметры в них можно задавать?

Практика
Написать веб-приложение, которое по GET-запросу http://localhost:8082/app/sum?a=3&b=4 выводит на страницу сумму a и b.
Создать сервлет SumServlet.
В нём переопределить метод doGet(). Используя метод getParameter() объекта request получить значения a и b
Используя объект response вывести результат на страницу:
PrintWriter out = response.getWriter();
try {
out.println(…);
} finally {
out.close();
}
4. Прописать созданный сервлет в дескрипторе развёртывания web.xml:
SumServlet
mycompany.SumServlet
SumService
/sum