Spring MVC 启动容器

一、容器的作用

容器在 Spring MVC 中负责管理应用的组件，例如控制器（Controller）、服务（Service）、数据访问对象（DAO）等。它通过依赖注入（Dependency Injection）的方式，将各个组件所需的依赖关系进行管理和注入，使得组件之间的耦合度降低。同时，容器还负责处理请求的生命周期，从接收请求到返回响应，中间涉及到的拦截器、处理器映射、视图解析等一系列操作都由容器来协调管理。

二、选择标准

1. 性能：容器的性能包括请求处理速度、资源消耗等方面。高性能的容器能够快速处理大量并发请求，同时尽量减少对服务器资源的占用。

2. 可扩展性：随着业务的发展，应用可能需要添加新的功能模块、支持更多的用户并发访问等。一个具有良好可扩展性的容器，能够方便地进行水平扩展和垂直扩展，以满足业务增长的需求。

3. 易用性：开发人员希望容器的配置和使用尽可能简单，能够快速上手，减少开发过程中的时间和精力消耗。这包括简洁的配置文件、直观的 API 等。

4. 稳定性：容器需要在长时间运行中保持稳定，不会出现内存泄漏、崩溃等问题，确保应用的持续可用。

5. 社区支持：活跃的社区意味着有更多的资源可以利用，如文档、教程、开源项目示例、问题解答等。当遇到问题时，能够快速从社区中获取帮助。

三、常见容器分析

（一）Tomcat

作用：

1. 提供 Web 服务：作为 HTTP 服务器，响应客户端的 HTTP 请求，返回静态网页内容。

2. 运行 Servlet 和 JSP：解析和执行 Java Servlet 和 JSP 页面，动态生成响应内容，实现与后端业务逻辑的交互。

3. 管理 Web 应用：支持 Web 应用的部署、启动、停止和热部署，方便开发和运维。

使用场景

1. 企业级 Web 应用开发：适用于开发各种企业级 Web 应用程序，如企业内部管理系统、电商平台等。

2. 小型 Web 项目：对于资源有限的小型 Web 项目，Tomcat 因其轻量级和易于部署的特点，成为理想的选择。

3. Java Web 学习：是 Java Web 开发初学者学习 Servlet 和 JSP 技术的常用服务器。

核心组件

1. Server：代表整个 Tomcat 服务器实例，管理多个 Service 组件。

2. Service：包含一个或多个 Connector 和一个 Engine，负责将 Connector 接收的请求转发给 Engine 处理。

3. Connector：负责接收客户端请求，并将请求封装后交给 Engine 处理。常见的有 HTTP Connector 和 AJP Connector，分别用于处理 HTTP 请求和与其他服务器（如 Apache）通信。

4. Engine：是 Servlet 容器的核心，负责处理 Connector 传递过来的请求，根据请求的 URL 等信息将请求分配给合适的 Host 处理。

5. Host：代表一个虚拟主机，可包含多个 Context。不同的 Host 可以通过域名区分，实现多个 Web 应用在同一 Tomcat 实例上的隔离部署。

6. Context：代表一个 Web 应用，管理 Web 应用的资源、Servlet、过滤器等。

核心组件原理

1. Connector 原理：以 HTTP Connector 为例，它基于 Socket 通信。当客户端发起 HTTP 请求时，Connector 监听指定端口，接收到请求后，将其解析为 ServletRequest 对象，然后将该对象传递给 Engine。

2. Engine 原理：Engine 内部维护着一个 Mapper 组件，该组件负责将请求的 URL 映射到对应的 Host 和 Context。Engine 根据 Mapper 的映射结果，将请求交给对应的 Host 处理。

3. Host 原理：Host 根据请求找到对应的 Context，将请求传递给 Context 处理。同时，Host 负责管理 Context 的生命周期，如部署、启动、停止 Web 应用。

4. Context 原理：Context 负责加载 Web 应用的资源，初始化 Servlet 实例。当接收到请求时，根据请求的 URL 找到对应的 Servlet，并调用 Servlet 的 service 方法处理请求，最后将响应结果返回给客户端。

调优方式

1. 内存调优：通过调整 Tomcat 启动脚本中的堆内存参数（如 - Xms 和 - Xmx），合理分配 Java 虚拟机的堆内存大小，避免内存溢出和频繁的垃圾回收。

2. 线程池调优：配置 Connector 的线程池参数，如最大线程数、最小线程数等，以适应不同的并发请求量。增加最大线程数可以提高并发处理能力，但过多的线程会导致上下文切换开销增大。

3. 优化 Connector 配置：根据实际应用场景，选择合适的 Connector 协议（如 NIO 或 APR）。NIO 基于 Java 的非阻塞 I/O，适用于高并发场景；APR 则基于操作系统的本地 I/O，性能更高。

4. 调整 JVM 垃圾回收器：选择合适的垃圾回收器，如 Parallel GC、CMS GC 或 G1 GC。不同的垃圾回收器适用于不同的应用场景，合理选择可以提高垃圾回收效率，减少应用停顿时间。

优点

• 轻量级，启动速度快，对服务器资源的占用相对较少，适合开发和测试环境，以及对性能要求较高且资源有限的生产环境。

• 广泛使用，社区支持丰富，有大量的文档、教程和开源项目可供参考。

• 高度可配置，能够根据不同的需求进行灵活配置，如调整线程池大小、优化连接器参数等。

缺点

• 与一些大型的 Java EE 应用服务器相比，在企业级功能支持方面可能稍显不足，例如对 EJB（Enterprise JavaBeans）的支持不够完善。

• 在处理大规模并发请求时，需要进行一些额外的优化配置，否则可能会出现性能瓶颈。

业务适用场景

• 适用于小型 Web 应用、快速迭代的项目以及对成本敏感的创业项目。这些项目通常对开发和部署的速度要求较高，Tomcat 的轻量级和易用性能够满足其需求。

• 对于以 RESTful API 为主的应用，Tomcat 能够快速处理大量的 HTTP 请求，并且通过合理配置可以达到较好的性能。

（二）Jetty

作用

1. Web 服务器：能够接收并处理来自客户端（如浏览器）的 HTTP 请求，将相应的资源（如 HTML 页面、图片、脚本等）返回给客户端。

2. Servlet 容器：支持运行遵循 Java Servlet 规范的应用程序，使得 Java 开发者可以通过编写 Servlet、JSP 等动态 Web 组件来构建功能丰富的 Web 应用。

使用场景

1. 嵌入式应用：由于其轻量级的特性，非常适合嵌入到其他 Java 应用程序中，为应用提供内置的 Web 服务功能。例如，在一些需要通过 Web 界面进行配置和监控的桌面应用或服务器端工具中。

2. Web 应用开发：作为开发和测试 Web 应用的容器，开发者可以在开发环境中快速部署和调试应用。同时，也适用于生产环境中对性能和资源占用要求较高的 Web 应用。

3. RESTful 服务：常用于构建 RESTful 风格的 Web 服务，为客户端提供数据交互接口。

核心组件

1. Connector：负责接收来自客户端的连接请求，并将请求传递给对应的 Handler。常见的 Connector 有 HTTP Connector、HTTPS Connector 等。

• • 作用：建立与客户端的网络连接，解析客户端发送的请求数据，并将其封装成 Request 对象传递给后续处理组件。

• • 实现原理：基于 Java 的 NIO（New I/O）技术，使用 Selector 来管理多个网络连接，实现高效的异步 I/O 操作。例如，在 HTTP Connector 中，通过 SocketChannel 接收客户端连接，然后从通道中读取 HTTP 请求数据。

2. Handler：处理请求的核心组件，Jetty 中有多种类型的 Handler，如 ServletHandler、ContextHandler 等，它们可以组合形成一个处理链。

• • 作用：根据请求的 URL 等信息，决定如何处理请求。例如，ServletHandler 负责将请求分发给对应的 Servlet 进行处理，ContextHandler 负责管理 Web 应用的上下文信息。

• • 实现原理：每个 Handler 都实现了 Handler 接口，其 handle 方法会被调用以处理请求。在处理过程中，Handler 可以根据自身的逻辑对请求进行处理，并将响应结果通过 Response 对象返回给客户端。不同类型的 Handler 有不同的处理逻辑，比如 ServletHandler 会查找与请求 URL 匹配的 Servlet，并调用其 service 方法。

3. SessionManager：负责管理用户会话（Session）。

• • 作用：跟踪用户的会话状态，在多个请求之间保持用户相关的信息，如用户登录状态、购物车信息等。

• • 实现原理：通过在客户端和服务器之间传递会话标识符（如 JSESSIONID）来识别用户会话。当用户首次访问应用时，服务器创建一个新的 Session 对象，并将对应的会话标识符发送给客户端。后续客户端在请求中携带该标识符，服务器根据标识符从内存或持久化存储中获取对应的 Session 对象，从而实现会话状态的管理。

4. ThreadPool：管理线程池，用于处理请求。

• • 作用：提高系统的并发处理能力，避免每次请求都创建新的线程带来的开销。线程池中的线程被复用，用于处理不同的请求。

• • 实现原理：基于 Java 的线程池框架（如 ThreadPoolExecutor）实现。通过配置线程池的核心线程数、最大线程数、队列容量等参数，来控制线程的创建和复用。当有请求到达时，线程池从队列中获取空闲线程来处理请求，如果没有空闲线程且队列未满，则将请求放入队列等待；如果队列已满且线程数未达到最大线程数，则创建新的线程来处理请求。

调优方式

1. 线程池调优：

• 根据应用的并发需求，合理设置线程池的核心线程数和最大线程数。如果核心线程数设置过小，可能导致请求处理不及时；如果最大线程数设置过大，可能会消耗过多的系统资源。

• 调整队列容量，根据请求的突发情况，设置合适的队列大小，以平衡请求处理和资源消耗。

2. Connector 配置：

• 调整 HTTP Connector 的缓冲区大小，以优化数据的读写性能。例如，增大接收缓冲区可以减少数据读取的次数，提高数据传输效率。

• 对于 HTTPS Connector，可以优化 SSL/TLS 配置，如选择合适的加密算法、证书验证方式等，以提高安全性和性能。

3. 资源管理：

• 合理配置 Jetty 的内存使用，避免内存泄漏和内存溢出问题。可以通过调整 JVM 的堆大小和垃圾回收策略来优化内存管理。

• 对静态资源进行缓存，减少磁盘 I/O 操作。Jetty 可以配置静态资源缓存，将常用的静态资源（如图片、CSS、JavaScript 文件等）缓存到内存中，提高响应速度。

4. 优化 Servlet 和 JSP：

• 避免在 Servlet 和 JSP 中进行过多的复杂计算和 I/O 操作，尽量将这些操作放到服务层或持久层处理。

• 对 JSP 页面进行优化，如减少不必要的标签嵌套、使用 EL 表达式和 JSTL 标签库等，提高 JSP 页面的执行效率。

优点

• 轻量级，启动速度快，对服务器资源的占用相对较少，适合开发和测试环境，以及对性能要求较高且资源有限的生产环境。

• 广泛使用，社区支持丰富，有大量的文档、教程和开源项目可供参考。

• 高度可配置，能够根据不同的需求进行灵活配置，如调整线程池大小、优化连接器参数等。

缺点

• 与一些大型的 Java EE 应用服务器相比，在企业级功能支持方面可能稍显不足，例如对 EJB（Enterprise JavaBeans）的支持不够完善。

• 在处理大规模并发请求时，需要进行一些额外的优化配置，否则可能会出现性能瓶颈。

业务适用场景

• 适用于小型 Web 应用、快速迭代的项目以及对成本敏感的创业项目。这些项目通常对开发和部署的速度要求较高，Tomcat 的轻量级和易用性能够满足其需求。

• 对于以 RESTful API 为主的应用，Tomcat 能够快速处理大量的 HTTP 请求，并且通过合理配置可以达到较好的性能。

（三）WildFly（原 JBoss AS）

作用

WildFly 的主要作用是作为 Java EE 应用的容器，负责管理应用的生命周期，提供各种服务，如 Servlet 容器、EJB 容器、JNDI 服务、事务管理等。它使得开发者能够专注于业务逻辑的实现，而无需过多关注底层的服务器细节。

使用场景

1. 企业级 Web 应用：适用于开发和部署大型企业级 Web 应用，如电商平台、企业资源规划（ERP）系统等。

2. 服务端中间件：作为服务端中间件，提供对各种协议的支持，如 HTTP、HTTPS、JMS 等，方便与其他系统进行集成。

3. 云计算环境：可以在云计算环境中部署，提供弹性的应用服务。

核心组件

1. 模块系统：

• 作用：实现应用依赖的管理和隔离，确保不同应用之间的依赖不会相互冲突。

• 原理：通过模块描述文件定义模块的依赖关系，使用类加载器实现模块的隔离。

2. 管理子系统：

• 作用：提供统一的管理接口，方便管理员对服务器进行配置和监控。

• 原理：基于 RESTful API 和命令行接口（CLI），通过管理协议与服务器内部进行通信。

3. 部署子系统：

• 作用：负责应用的部署、更新和卸载，确保应用的正确运行。

• 原理：监听部署目录的变化，通过解析应用的部署描述文件，将应用部署到相应的容器中。

4. 运行时容器：

• 作用：为应用组件提供运行环境，管理组件的生命周期。

• 原理：Servlet 容器基于 Servlet 规范，处理 HTTP 请求；EJB 容器负责管理 EJB 组件的生命周期和事务处理。

5. 资源管理：

• 作用：优化资源的使用，提高服务器的性能和稳定性。

• 原理：通过连接池技术管理数据库连接，线程池技术管理线程的创建和销毁。

调优方式

1. 内存调优：合理设置 Java 堆内存大小，避免内存溢出。

2. 线程池调优：根据应用的负载情况，调整线程池的大小。

3. 数据库连接池调优：优化连接池的配置，提高数据库访问的效率。

4. JVM 参数调优：调整 JVM 的垃圾回收策略等参数，提高性能。

优点

• 全面支持 Java EE 规范，提供了丰富的企业级功能，如强大的事务管理、安全管理、集群支持等。对于大型企业级应用，这些功能可以大大简化开发过程，提高应用的可靠性和可维护性。

• 具有良好的集群和负载均衡能力，能够方便地构建高可用的分布式系统，满足企业级应用对可靠性和扩展性的要求。

• 热部署功能较为强大，在应用运行过程中，可以方便地进行代码更新和部署，减少应用停机时间。

缺点

• 重量级，启动速度相对较慢，对服务器资源的消耗较大。这使得它不太适合开发和测试环境，以及对资源有限的场景。

• 配置复杂，由于支持众多的 Java EE 规范和功能，其配置涉及到多个方面，对于开发人员来说，学习和掌握成本较高。

业务适用场景

• 适用于大型企业级应用，如金融、电信等行业的核心业务系统。这些系统通常需要严格遵循 Java EE 规范，并且对事务管理、安全管理、集群等企业级功能有较高的要求。

• 对于需要与现有企业基础设施（如大型数据库、遗留系统等）进行深度集成的应用，WildFly 的丰富功能和对各种技术的支持能够更好地满足需求。

四、总结

在选择 Spring MVC 启动容器时，需要综合考虑性能、可扩展性、易用性、稳定性和社区支持等多个因素。Tomcat 以其轻量级、易用性和丰富的社区支持，适合小型 Web 应用和快速迭代的项目；Jetty 凭借其高性能和对多种协议的支持，在大型高并发应用和实时通信应用中表现出色；WildFly 则以全面的 Java EE 支持和强大的企业级功能，成为大型企业级应用的首选。开发人员应根据项目的具体需求和特点，选择最适合的容器，以确保 Spring MVC 应用能够高效、稳定地运行。