详解Tomcat 7的七大新特性和新增功能

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本文将明确描述Tomcat 7中七个最显著的特征和新增的功能,并对其作出评论,而不是仅仅列出新的功能。本文还提供了代码例子以方便你可以对其有更好的理解。

Apache发布首个Tomcat 7版本已 经发布了有一段时间了,Tomcat 7引入了许多新功能,并对现有功能进行了增强。很多文章列出了Tomcat 7的新功能,但大多数并没有详细解释它们,或指出它们的不足,或提供代码示例。本文将明确描述Tomcat 7中七个最显著的特征和新增的功能,并对其作出评论,而不是仅仅列出新的功能。本文还提供了代码例子以方便你可以对其有更好的理解。

本文分为两个部分,分别是”Tomcat 7的新特性”和“Tomcat 7增强的功能”。

Tomcat 7新特性

1 使用随机数去防止跨站脚本攻击。

2 改变了安全认证中的jessionid的机制,防止session攻击。

3 内存泄露的侦测和防止

4 在war文件外使用别名去存储静态内容。

Tomcat 7的增强功能

5 对Servlet 3.0,JSP 2.2和JSP-EL 2。2的支持

6 更容易将Tomcat内嵌到应用去中去,比如JBoss

7 异步日志记录

根据Mark Thomas,Tomcat 7委员会的经理的说法,Tomcat 7最显著的三个特征是Servlet 3.0,内存检测泄露和增强的安全特性。

Tomcat 7的例子程序中,包含了Eclipse的工程文件和Ant的构建文件,以方便去构建war文件。其中Eclipse工程文件有例子代码描述了Tomcat 7的一些新特性。

下面逐一开始介绍。

Tomcat 7新特性

一、使用随机数去防止跨站请求伪造攻击

Wikipedia将跨站请求伪造攻击(Cross Site Request forgery,CSRF)定义为:“一种影响Web应用的恶意攻击。CSRF让用户当进入一个可信任的网页时,被强行执行恶意代码。

经典的防止CSRF攻击的方法是使用随机数的方式,Wikipedia中定义为“利用随机或伪随机数嵌入到认证协议中,以确保旧的不能在以后的重放攻击中被利用。”

Tomcat 7中有一个servlet过滤器,用于将随机数存储在用户每次请求处理后的seesion会话中。这个随机数,必须作为每次请求中的一个参数。 Servlet过滤器然后检查在请求中的这个随机数是否与存储在用户session中的随机数是一样的。如果它们是相同的,该请求是判断来自指定的网站。 如果它们是不同的,该请求被认为是从其他网站发出并且会被拒绝。

这个servlet过滤器是十分简单的,下面是从TOMCAT 源代码CsrfPreventionFilter文档中摘录的片段:

  1. public class CsrfPreventionFilter extends FilterBase {
  2. public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
  3. FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
  4. String previousNonce = req.getParameter(Constants.CSRF_NONCE_REQUEST_PARAM);
  5. String expectedNonce = (String) req.getSession(true).getAttribute(Constants.CSRF_NONCE_SESSION_ATTR_NAME);
  6. if (expectedNonce != null && !expectedNonce.equals(previousNonce)) {
  7. res.sendError(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN);
  8. return;
  9. }
  10. String newNonce = generateNonce();
  11. req.getSession(true).setAttribute(Constants.CSRF_NONCE_SESSION_ATTR_NAME, newNonce);

所以每个URL地址中都有一个从用户session中提取的随机数,下面是使用的JSTL例子:

在以前,JSTL中构造链接可以这样:

  1. < c:url var=”url” value=”/show” >
  2. < c:param name=”id” value=”0″ / >
  3. < /c:url >
  4. < a href=”${show}” >Show< /a >

而现在可以这样:

  1. < c:url var=”url” value=”/show” >
  2. < c:param name=”id” value=”0″ / >
  3. < c:param name=”org.apache.catalina.filters.CSRF_NONCE” value=”${session.org.apache.catalina.filters.CSRF_NONCE}” / >
  4. < /c:url >

具体的例子可以参考Tomcat 7自带例子中的演示,这个过滤器可以在web.xml中进行配置,配置后,所有访问如:http://localhost:8080/tomcat7demo/csrf/的都必须带上参数,不带上参数的话会出现403禁止访问错误。

当然这种方法的缺点就是所有的链接都必须带上这个随机数。

二、改变了安全认证中的jessionid的机制,防止session攻击

Session劫持攻击通常是以下的情况:

1 恶意攻击者先访问一个网页,由于cookie是以jsession id的方式存储在浏览器中的,即使攻击者不登陆,他可以伪造一个带有jsession id的地址,把它发给受害者,比如:http://example.com/login?JESSIONID=qwerty

2 受害者点这个带有jsessionid的链接,提示输入验证信息之后就登陆系统。

3 攻击者现在使用这个带jsessionid的链接,以受害者的身份登陆进系统了。

对于攻击者来说,将jsessionid加在url中以及通过一个恶意表单发送出去是很容易的事,对于session劫持攻击的更详细描述,请参考 Acros Security组织的白皮书“Session Fixation Vulnerability in Web-based Applications”。

Tomcat 7对此的解决方案是一个补丁,它在验证后改变了jsessionid。这个补丁主要是应用在Tomcat 7中,当然在TOMCAT 5和6中也可以使用但只是有些不同。

根据Mark Thomas说的,应用了Tomcat 7的这个补丁后:

◆ TOMCAT默认情况下安全性不再变得脆弱,因为验证后会话发生了变化

◆ 如果用户改变了默认设置(比如应用程序不能处理变化了的session id),风险也会降到最小,因为在Servlet 3中,可以禁止在url中进行会话跟踪。

而在TOMCAT 5和TOMCAT 6中,应用了补丁后:

◆ 能阻止session劫持攻击,因为能让TOMCAT在验证后改变session id。

◆ 如果应用程序不能处理变化了的session id,可以通过写自定义的过滤器去检查request.isRequestedSessionIdFromURL()和其返回的结果,以降低风险。

以上这些改变都是TOMCAT在幕后所做的,开发者根本不用去理会。

三、内存泄露的侦测和防止

开发者在部署他们写的程序到生产环境上时,经常会遇到Pemgen错误:OutOfMemoryError。这是由于内存泄露而引起的。通常开发者是通过增大permgen内存的大小去解决或者就是重新启动tomcat。

Tomcat 7包含了一个新的特性,它通过把不能垃圾回收的引用对象移走的方法,能解决一些Permgen内存泄露的问题。这个特性对程序员部署应用程序在他们的开发 环境中是十分方便的,因为程序员在开发环境中为了节省时间一般不重新启动Tomcat就能部署新的war文件。在生产环境中,最好的建议还是停掉 TOMCAT,然后清除work下面的目录文件并且重新部署应用。

当然,内存泄露检测和防止这个特性现在还不是很完善,还是有的情况TOMCAT不能检测内存泄露和修复之的,所以对于生产环境,最好的的办法还是停掉TOMCAT,然后清除work下面的目录文件并且重新部署应用。

Mark Thomas解析应用程序或者库程序在如下情况下会触发内存泄露:

◆ JDBC驱动的注册

◆ 一些日志框架

◆ 在ThreadLocals中保存了对象但没有删除它们

◆ 启动了线程但没停止

而 Java API 存在内存泄漏的地方包括:

1.使用 javax.imageio API ( Google Web Toolkit会用到)

2.使用 java.beans.Introspector.flushCaches()

3.使用 XML 解析器

4.使用 RMI 远程方法调用

5.从 Jar 文件中读取资源

四、在war文件外使用别名去存储静态内容

Web应用程序需要静态资源文件,比如象CSS,Javascript和视频文件、图片文件等。通常都把它们打包放在war文件中,这将增加了 WAR文件的大小并且导致很多重复的加载静态资源。一个比较好的解决方法是使用Apache HTTP服务器去管理这些静态文件资源,下面是一个apache httpd.conf文件的配置摘录:

  1. < Directory “/home/avneet/temp/static” >
  2. Order allow,deny
  3. Allow from all
  4. < /Directory >
  5. Alias /static “/home/avneet/temp/static”

以上的设置,使得访问http://localhost/static时,能访问到放在/home/avneet/temp/static下的资源。

允许使用新的aliases属性,指出静态文件资源的位置,可以通过使用 Classloader.getResourceAsStream(‘/static/…’)或者在链接中嵌入的方法让TOMCAT去解析绝对路径, 下面是一个在context.xml中配置的例子:

  1. < ?xml version=”1.0″ encoding=”UTF-8″? >
  2. < Context path=”/tomcat7demo” aliases=”/static=/home/avneet/temp/static” >
  3. < /Context >

假设/home/avneet/temp/static这个文件夹存放有一张图片bg.png,如果war文件以tomcat7demo的名字部署,那么可以通过以下三个方式去访问这张图片

1 直接访问:http://localhost:8080/tomcat7demo/static/bg.png

2 在HTML链接中访问:

  1. < img src=”/tomcat7demo/static/bg.png” / >

3 通过JAVA代码访问:

  1. ByteArrayInputStream bais = (ByteArrayInputStream)getServletContext().getResourceAsStream(“/static/bg.png”);

使用aliases的好处是可以代替Apache的httpd.conf的设置,并且可以在servlet容器范围内访问,并且不需要Apache。

 

Tomcat 7的增强特性

五、对Servlet 3.0,JSP 2.2和JSP-EL 2.2的支持

Servlet 3的增强特性有:

◆ 可以在POJO或者过滤器filters中使用annotations注释(在web.xml中不再需要再进行设置了)

◆ 可以将web.xml分块进行管理了。也就是说,用户可以编写多个xml文件,而最终在web.xml中组装它们,这将大大降低web.xml的复杂性增 强可读性。比如, struts.jar和spring-mvc.jar每一个都可以有一个web-fragment.xml。开发者不再需要在web.xml中去配置它们 了,在web-fragment.xml中的jar文件会自动加载,并且struts/spring-mvc servlets和filters也会自动装配设置。

◆ 异步处理web的请求—-这个特性在tomcat 6 中已经有了,现在在Tomcat 7中以Servlet 3标准规范化了,能让使用异步I/O的web应用程序可以移植到不同的web容器中。异步处理使用非阻塞I/O,每次的HTTP连接都不需要对应一个线 程。更少的线程可以为更多的连接提供服务。这对于需要长时间计算处理才能返回结果的情景来说是很有用的,比如产生报表,Web Servce调用等。

◆ 安全的增强—Servlet 3.0现在使用SSL 去加强了会话session的跟踪,代替了原来的cookie和URL重写。

六、更容易将Tomcat内嵌到应用去中去

Tomcat 7现在可以嵌入到应用程序中去,并可以通过程序去动态设置和启动。象在CATALINA_HOME/conf/server.xml中的很多配置,现在都 可以用程序动态去设置了。在Tomcat 7前,Tomcat 6提供了一个嵌入类,它能方便地去配置Tomcat。但在Tomcat 7中,这个类已被废弃了。这个新的Tomcat 7的类,使用了几个默认的配置元素,并提供了一个更容易和简单的方法去嵌入Tomcat。

下面是CATALINA_HOME/conf/server.xml中的一些相关属性和配置:

  1. < Server >
  2. < Service >
  3. < Connector port=”8080 >
  4. < Engine >
  5. < Host appBase=”/home/avneet/work/tomcat7demo/dist” / >
  6. < /Engine >
  7. < /Connector >
  8. < /Service >
  9. < /Server >

我们可以通过程序去进行动态设置了:

  1. final String CATALINA_HOME = “/home/avneet/work/temp/tomcat7demo/”;
  2. Tomcat tomcat = new Tomcat();
  3. tomcat.setBaseDir( CATALINA_HOME );
  4. tomcat.setPort( 8080 );
  5. tomcat.addWebapp(“/tomcat7demo”, CATALINA_HOME + “/webapps/tomcat7demo.war”);
  6. tomcat.start();
  7. System.out.println(“Started tomcat”);
  8. tomcat.getServer().await(); //Keeps Tomcat running until it is shut down
  9. //Webapp tomcat7demo accessible at http://localhost:8080/tomcat7demo/

七、异步日志记录

Tomcat 7现在包括了一个异步日志记录器(AsyncFileHandler)。AsyncFileHandler继承了FileHandler类并能代替 FileHandler。使用AsyncFileHandler,时,只需要在CATALINA_HOME/conf /logging.properties中把FileHandler全部替换为AsyncFileHandler就可以了。要注意的是异步日志不能跟 log4一起工作。

当有日志发向AsyncFileHandler时,日志被加入到队列中 (java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque)并且方法调用的信息会马上返回不需要等待I/O写到磁盘中。当类 加载器加载AsyncFileHandler时,会有一个单独的线程启动,这个线程会从队列中读取日志信息并且写到磁盘中去

这种方法的好处是如果I/O速度很慢(比如日志要保存在远端的设备上)时,记录日志的请求和处理过程不会显得很慢。

AsyncFileHandler使用生产者和消费者的关系原理,在队列中存储日志信息。队列默认大小为10000。为了预防队列溢出,默认是丢弃最后的信息。默认的队列大小和溢出的设置都可以通过启动参数进行设置。

关于Tomcat 7的示例程序

Tomcat 7的自带程序例子有两个servlets,一个是演示了如何采用随机数的办法防止CSRF攻击,另外一个是描述了使用aliases。更新一下web/META-INF/context.xml,指出图片的绝对路径即可顺利运行。

通过ant运行build.xml去将它们部署到Tomcat 7中,使用如下两个地址访问:

◆ http://localhost:8080/tomcat7demo/csrf/

◆ http://localhost:8080/tomcat7demo/alias/

 



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