在上一篇文章 Tomcat——总体架构解析，我们学习了 Tomcat 整体架构，还知道了 Tomcat 是如何启动起来的,以及 Tomcat 的请求处理流程。今天我们来看下，如果优化 Tomcat。

启动优化

   关于如何让Tomcat 启动变快，官方网站有专门的文章来介绍这个话题 ，HowTo FasterStartUp - Apache Tomcat - Apache Software Foundation，推荐大家阅读下，但是其中很多的配置，已经不适用现有的 Spring Boot 内嵌式启动的方式，下面主要是 Spring Boot 使用方式优化启动速度的几条建议。

清理 JAR 文件

   删除所有不需要的 JAR 文件。JVM 的类加载器在加载类时，需要查找每一个JAR 文件，去找到所需要的类。如果删除了不需要的 JAR 文件，查找的速度就会快一些。需要注意的是我们的项目中不应该出现 Servlet API 或者 Tomcat 自身的 JAR，如果使用 Maven 来构建你的应用，对Servlet API 的依赖应该范围是 provided

<dependency>
    <groupId>javax.servlet</groupId>
    <artifactId>servlet-api</artifactId>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

禁用 WebSocket 、JSP

   Tomcat 7.0.47 之后的版本, 会扫描 WebSocket 注解的API实现. 包括 @ServerEndpoint 注解的类, 以及实现了 ServerApplicationConfig 接口的类。如果项目中不需要使用 WebSockets, 则可以删除 WebSocket 相关的 jar 包 (websocket-api.jar、tomcat-websocket.jar)。或者设置containerSciFilter 属性

   Context 元素有一个 containerSciFilter 属性。 可以禁止 Tomcat 容器提供的插件功能: 如 WebSocket支持(Tomcat 7 及以后的版本可配置), JSP支持等(Tomcat 8 之后可配置)。

• WebSocket 相关的是: org.apache.tomcat.websocket.server.WsSci
• JSP相关的是：org.apache.jasper.servlet.JasperInitializer

@Component
public class MyTomcatCustomizer implements
        WebServerFactoryCustomizer<TomcatServletWebServerFactory> {
    @Override
    public void customize(TomcatServletWebServerFactory factory) {
        factory.addContextCustomizers(new TomcatContextCustomizer() {
            @Override
            public void customize(Context context) {
                context.setContainerSciFilter("org.apache.tomcat.websocket.server.WsSci");
            }
        });
        factory.addContextCustomizers(new TomcatContextCustomizer() {
            @Override
            public void customize(Context context) {
                context.setContainerSciFilter("org.apache.jasper.servlet.JasperInitializer");
            }
        });
    }
}

禁止 Tomcat TLD 扫描

   Tomcat 为了支持JSP，在应用启动的时候会扫描JAR里的TLD文件，加载里面定义的tag libraries(标签库)，在 Tomcat 的启动日志里，你可能会碰到这种提示：

org.apache.jasper.servlet.TldScanner.scanJars At least one JAR was scanned for TLDs yet contained no TLDs. Enable debug logging for this logger for a complete list of JARs that were scanned but no TLDs were found in them. Skipping unneeded JARs during scanning can improve startup time and JSP compilation time.

   可以配置 JarScanFilter 在启动中禁止扫描

@Component
public class MyTomcatCustomizer implements
        WebServerFactoryCustomizer<TomcatServletWebServerFactory> {
    @Override
    public void customize(TomcatServletWebServerFactory factory) {
        factory.addContextCustomizers(new TomcatContextCustomizer() {
            @Override
            public void customize(Context context) {
                ((StandardJarScanner) context.getJarScanner()).setScanManifest(false);
            }
        });
    }
}

性能优化

Tomcat 的关键指标

   在了解性能优化之前，我们先来看下Tomcat 的关键指标

   Tomcat 的关键指标有：吞吐量、响应时间、错误数、线程池、CPU 以及 JVM 内存 。前三个指标是我们最关心的业务指标 ，后面三个指标是跟系统资源有关的

线程池调优

   线程池的调优就是设置合理的线程池参数。我们先来看看 Tomcat 线程池中有哪些关键参数 ，Apache Tomcat 8 配置参考 - 执行器（线程池）

maxThreads

   每个传入的请求都由 Tomcat 中的一个线程处理。 maxThreads 可以设置最大线程数。如果 maxThreads 属性设置得太低，则请求需要等到线程可用于处理请求。这会增加请求的的响应时间。

   最大线程数取决于硬件及其拥有的 CPU 数量。硬件越好，处理器数量越多，Tomcat 需要支持的并发性就越大。一般建议在 500 ~ 800 ，最好的是根据自己的业务与配置反复压测调整，从而选择适合自己的以达到最优。

maxQueueSize

   建议使用默认值，除非在压测的过程发现了瓶颈。如果大量任务来不及处理都堆积在maxQueueSize 中，会导致内存耗尽，这个时候就需要设置一个限制。

minSpareThreads

   默认是 25 个线程，这个可以根据自己系统空闲度去适当的增加或者减少，从而减少线程池反复地创建和销毁线程的时间。

小结

   线程池的各种参数，其中最重要的参数是最大线程数 maxThreads。实际场景中，我们需要在理想值的基础上进行压测，来获得最佳线程数

IO 调优

   Tomcat 支持的 I/O 模型有：

• BIO: 阻塞IO，Java 提供的最基本的 IO 方式
• NIO：非阻塞 I/O，采用 Java NIO 类库实现。
• NIO2：异步 I/O，采用 JDK7 最新的 NIO2 类库实现。
• APR：采用 Apache 可移植运行库实现，是 C/C++ 编写的本地库

   我们通过官网的表格对比看下：The HTTP Connector

	BIO	NIO	NIO2	APR
Tomcat 版本	自 3.0.x 起	自 6.0.x 起	自 8.0.x 起	自 5.5.x 起
轮询支持	否	是	是	是
轮询队列大小	N/A	maxConnections	maxConnections	maxConnections
读请求头	阻塞	非阻塞	非阻塞	非阻塞
读请求体	阻塞	阻塞	阻塞	阻塞
写响应	阻塞	阻塞	阻塞	阻塞
等待新的请求	阻塞	非阻塞	非阻塞	非阻塞
SSL支持	Java SSL	Java SSL	Java SSL	Open SSL
SSL握手	阻塞	非阻塞	非阻塞	阻塞
最大链接数	maxConnections	maxConnections	maxConnections	maxConnections

   在 Tomcat 8.0之前, 默认采用的I/O方式为BIO,之后改为NIO。无论NIO、NIO2还是APR,在性能方面均优于以往的BIO。如果采用APR,甚至可以达到接近于Apache HTTP Server的响应性能。

@Component
public class MyTomcatCustomizer implements
        WebServerFactoryCustomizer<TomcatServletWebServerFactory> {
    @Override
    public void customize(TomcatServletWebServerFactory factory) {
        //设置使用协议
        factory.setProtocol("org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol");
    }
}

内存调优

   Tomcat运行在Java虚拟机（JVM）之上。因此，内存调优就是 JVM 配置调优了。最常用的 JVM调优配置 ：

# 使用 server 编译器
-server 
# 将堆的初始值和最大值直接设置成对应的数值避免频繁GC
-Xms2048m -Xmx2048m

  其他的配置建议使用默认值，在实际工作中要根据具体的错误信息去分析背后的原因，尤其是内存不够时，需要生成 Heap Dump 来分析，看再去调整各种 JVM 参数。

网络优化

  先看下 Tomcat 几个比较关键的参数：Apache Tomcat 9 配置参考

DNS查找设置

  enableLookups： 是否反查域名，以返回远程主机的主机名，默认为 false。

  DNS 查找的成本很高，如果此值设置为 true，可能会使 Tomcat 看起来很慢。为了获得最佳性能，请将正在使用的所有连接器的 enableLookups 设置为 false

连接数设置

  maxConnections ：服务器将接受的最大连接数。当Tomcat 接收的连接数达到 maxConnections 时不会再从 队列中取走连接。

  acceptCount：指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可传入连接请求的最大队列长度，超过这个数的请求将不予处理，默认为100个。

  Tomcat 的最大并发连接数等于maxConnections + acceptCount。为了获得最佳性能，请将 acceptCount 设置为足够大，以可以接收突发连接。如果值过低，客户端会触发 Connection reset 。如果该值过高，队列将占用额外的服务器内存。

缓冲区设置

  rxBufSize：套接字接收缓冲区

  txBufSize : 套接字接收缓冲区

  使用 NIO 和 NIO2 连接器时，您可以配置 Tomcat 使用的套接字读取缓冲区和写入缓冲区的大小。socket.rxBufSize 和 socket.txBufSize 的值越大，支持的吞吐量就越高

响应压缩

  ompression：是否对响应的数据进行 GZIP 压缩，off：禁止压缩；on：允许压缩；force：都进行压缩，默认值为off。

  compressionMinSize：表示压缩响应的最小值，只有当响应报文大小大于这个值的时候才会对报文进行压缩，如果开启了压缩功能，默认值就是2048KB。

  compressableMimeType：压缩类型，指定对哪些类型的文件进行数据压缩。

  通过在 SpringBoot 配置文件，配置可以开启压缩。压缩数据后可以有效的减少数据的大小，一般可以减小1/3左右，提升网络传输速度

# 开启Gzip压缩，默认只压缩超过2048字节的数据
server:
  compression:
    enabled: true
    mime-types: application/json

总结

  最后的话，本篇文章介绍的仅仅是性能优化很少的一部分。本质上性能优化的范围涵盖非常广，而且也是一个非常复杂的过程，除了应用服务器优化，还包缓存优化、操作系统优化、前端页面优化、网络优化等。针对具体的应用场景，其优化方式也会多种多样，这并不是一些通用的规则可以概括的。这里仅仅起到一个启发和引导的作用。

参考

• HowTo FasterStartUp - Apache Tomcat - Apache Software Foundation

• Apache Tomcat 9 Configuration Reference (9.0.76) - The HTTP Connector

• Tomcat架构解析