前言
如果你是一名前端工程师，相信在开发过程中肯定是要接触到一些后端相关的技术，其中 Tomcat 服务器作为 Java Web 应用程序的代表是我们经常会用到的，Tomcat 官网依然是这样介绍 Tomcat：Apache Tomcat，是由 Apache 软件基金会下属的 Jakarta 项目开发的一个 Servlet 容器，也是 Java EE 规范的一个实现。它是当今较为流行的 Web 应用服务器。
同时，Tomcat 作为 Java Web 应用程序中 Servlet 容器的实现，也由于其组件化、灵活性和开发者的众多优点而被广泛使用。但是，由于 Tomcat 在默认配置下有一些问题，如请求处理线程数较少、session 配置不当等，这导致了 Tomcat 在高并发的情况下可能会出现请求阻塞的情况，因此，对 Tomcat 进行性能优化成为了一项重要而必不可少的工作。
本文将为大家介绍一些 Tomcat 性能优化的实战指南，内容将涵盖 Tomcat 架构的原理、针对性能瓶颈的演练解决方案，并提供一些代码实例，帮助读者更好地优化 Tomcat 的性能。
Tomcat 架构原理
Tomcat 架构图
如上图，Tomcat 线程模型是典型的"一请求一线程"模型，Tomcat 线程的组成：
- 处理请求的核心线程池
- 接受请求的 Acceptor 线程
- 要执行任务的 Task 线程
- IO 线程
Tomcat 线程模型
Tomcat 线程模型分清前台处理线程和后台 IO 线程两大类，它们分别通过两个线程池来控制。
Tomcat 的前台处理线程池使用的是 Executor 接口的实现类，通常使用的是 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。这个线程池里的线程主要负责处理前台请求，接到请求后，线程池会从队列中取出一个线程来处理请求，如果队列中的线程数目已经达到了线程池最大设置的数量，就进入阻塞状态（worker.threadPool.awaitAvailable()）。
Tomcat 的后台 IO 线程数量也是由一个同样的线程池 Executor 来控制。当 Tomcat 接到一个请求后，内核会通过 Acceptor 线程将其传递给适当的处理器。这个处理器需要启动一个线程来处理当前的请求。在这个线程中，首先从缓存池中获取一个 Buffer，接着使用 BIO 从请求的输入流中读取请求，并写入 Buffer 中。因为整个过程属于 I/O 操作，所以这个线程被阻塞在一个选择器（selector）上，并由 OS 级别的 I/O 处理请求。
当请求的 IO 操作完成后，处理器会通知前台线程池，该请求被取出执行，从而完成整个请求操作。
Tomcat 优化方案
- 增加线程数量
增加 Tomcat 处理请求核心线程池和后台 IO 线程池的大小，从而提高 Tomcat 对并发请求的响应速度。
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- 配置 session
Tomcat 默认的 session 是采用 Java 的 session 进行维护，而 Java 的 session 是采用 cookie 或 URL 回写的方式，因此会造成 session 每次都会被重读，从而造成额外的开销。我们可以采用如下策略来优化：
- 将 session 存放在 Redis 中
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-------------<!-- tomcat-redis.xml -->
<Context>
<Manager className="org.redisson.tomcat.RedissonSessionManager"
configPath="${redis-conf-path}/redissonSession.json"
redissonReference="{{redissonReferenceName}}">
</Manager>
</Context>- 将 session 存入内存
将 session 缓存到内存中，减少 Java 的 session 重读操作。通过调整 session 的配置，可以在服务器内部找到 session，从而避免了 cookie 或 URL 的回写操作，减少了额外的开销。
<!-- 避免每次都重读 session -->
<Manager className="org.apache.catalina.session.StandardManager"
pathname=""
maxInactiveInterval="30"
>
<Store className="org.apache.catalina.session.FileStore"/>
</Manager>- Tomcat 缓存优化
Tomcat 中还有一个重要的部分就是缓存优化，也是提高 Tomcat 性能的一个关键因素。Tomcat 缓存包括以下几种：文件缓存、访问者日志缓存、Redis 缓存、常规数据的缓存等。
// 1. 打开 gzip 压缩输出
<Connector acceptorThreadCount="2" compressableMimeType="text/html,text/xml" compression="force"/>
// 2. 启用 Apache 文件缓存
// 可以使磁盘系统使用慢速缓存，启用 Apache 文件缓存减轻磁盘需要管理的 I/O 开销，主要是通过 HTTP 镜像目录。
<Context cachingAllowed="true">
<Valve className="org.apache.catalina.valves.FastCommonAccessLogValve" directory="${tomcat.home}\logs" prefix="access_log" fileDateFormat="yyyy-MM-dd" rotatable="false" />
</Context>
// 3. 启用 Tomcat 访问者日志缓存，默认输出在控制台，使用 valves、AccessLogValve 类。总结
通过本文的介绍，我们可以了解到 Tomcat 的架构原理、Tomcat 线程模型、Tomcat 的性能瓶颈以及对应的优化方案。当然，除了本文提到的优化方案之外，我们也可以根据具体的项目需求进行多角度的优化，例如增加 CPU 资源、使用 Nginx 进行负载均衡等等。同时，我们也需要注意，一个优化未必能解决所有问题，只有全部方案都得到实施，才能真正地提高 Tomcat 的性能和稳定性，最终创造出更优秀的 Web 应用程序。
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