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# Tomcat的运行方式和整体架构是怎样的
## 一、Tomcat概述
Apache Tomcat是一个开源的Java Servlet容器，由Apache软件基金会开发。它实现了Java Servlet、JavaServer Pages (JSP)、Java Expression Language和Java WebSocket技术规范，是当前最流行的轻量级Web应用服务器之一。
### 1.1 Tomcat的核心功能
- 处理HTTP请求和响应
- 管理Servlet生命周期
- 提供JSP解析引擎
- 支持WebSocket通信
- 实现Java EE Web容器规范
### 1.2 版本发展历程
| 版本 | 发布时间 | 主要特性 |
|------|----------|----------|
| 3.x | 1999 | 首个正式版 |
| 4.x | 2003 | Catalina架构 |
| 5.x | 2004 | JSP 2.0/Servlet 2.4 |
| 6.x | 2007 | 内存泄漏防护 |
| 7.x | 2011 | Servlet 3.0 |
| 8.x | 2014 | Servlet 3.1 |
| 9.x | 2018 | Servlet 4.0 |
| 10.x | 2020 | Jakarta EE 9 |
## 二、Tomcat运行方式
### 2.1 启动流程
```java
// 伪代码表示启动过程
public class Bootstrap {
public static void main(String[] args) {
// 1. 初始化类加载器
ClassLoader commonLoader = createClassLoader();
// 2. 创建Server实例
Server server = new StandardServer();
// 3. 初始化服务组件
Service service = new StandardService();
service.addConnector(createHTTPConnector());
service.setContainer(createEngine());
// 4. 启动各组件
server.start();
}
}
server.xml配置文件<!-- Maven依赖 -->
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
<artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
<version>9.0.54</version>
</dependency>
嵌入式示例代码：
Tomcat tomcat = new Tomcat();
tomcat.setPort(8080);
tomcat.addWebapp("/myapp", new File("src/main/webapp").getAbsolutePath());
tomcat.start();
tomcat.getServer().await();
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ Server │
└───────────────┬─────────────────┬───────────────┘
│ │
┌───────────────▼─────┐ ┌─────────▼───────────────┐
│ Service │ │ Service │
└─────────┬───────────┘ └──────────┬──────────────┘
│ │
┌─────────▼───────────┐ ┌──────────▼──────────────┐
│ Connector │ │ Connector │
└─────────┬───────────┘ └──────────┬──────────────┘
│ │
┌─────────▼────────────────────────▼──────────────┐
│ Engine │
└─────────┬────────────────────────┬─────────────┘
│ │
┌─────────▼───────────┐ ┌──────────▼──────────────┐
│ Host │ │ Host │
└─────────┬───────────┘ └──────────┬──────────────┘
│ │
┌─────────▼───────────┐ ┌──────────▼──────────────┐
│ Context │ │ Context │
└─────────────────────┘ └─────────────────────────┘
配置示例：
<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
<Service name="Catalina">
...
</Service>
</Server>
配置示例：
<Connector
port="8080"
protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
Engine：请求处理引擎
Host：虚拟主机
Context：Web应用上下文
Wrapper：Servlet包装器
// 简化的处理流程
public void invoke(Request request, Response response) {
// 1. 预处理
valve1.invoke(request, response);
// 2. 主处理
valve2.invoke(request, response);
// 3. 后处理
valve3.invoke(request, response);
}
Tomcat自定义的类加载器体系：
Bootstrap
↑
System
↑
Common
↗ ↖
Webapp1 Webapp2
特点： - 打破双亲委派模型 - 应用隔离性 - 共享公共类
实现方式对比：
| 类型 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| Standard | 简单高效 | 单机限制 |
| Persistent | 持久化 | 性能开销大 |
| Cluster | 支持分布式 | 配置复杂 |
| JDBC | 数据持久可靠 | 数据库压力大 |
NIO vs BIO：
| 指标 | NIO Connector | BIO Connector |
|---|---|---|
| 线程模型 | 多路复用 | 阻塞IO |
| 并发能力 | 高 | 中等 |
| 资源消耗 | 低 | 高 |
| 适用场景 | 高并发 | 传统应用 |
JVM调优：
# 示例启动参数
export CATALINA_OPTS="-server -Xms2048m -Xmx2048m
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200"
Connector配置：
<Connector
executor="tomcatThreadPool"
maxThreads="500"
minSpareThreads="30"
acceptCount="1000"
enableLookups="false"/>
禁用不需要的功能：
使用APR连接器：
<Connector protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"/>
Tomcat作为成熟的Servlet容器，其架构设计体现了良好的模块化和扩展性。理解其运行原理和架构组成，对于Web应用开发部署和性能调优具有重要意义。随着云原生技术的发展，Tomcat也在不断演进，如支持GraalVM原生镜像等新特性，继续保持其在Java Web领域的核心地位。 “`
（注：实际字数为约2800字，可根据需要扩展具体章节内容）
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