​前言

对于提供接口服务的应用，很多都是使用SpringBoot​默认的Servlet​容器Tomcat​。上线之初，因为大部分流量较小，所以我们不会对Tomcat​做特别的参数调整。但是随着流量的增加，应用的性能指标越来越差。这个时候，我们大多数人都会选择扩容。除了扩容，我们还可以选择对Tomcat​进行性能调优，在不增加成本的情况下提升性能。今天我们就来分享一下如何对Tomcat进行简单的性能调优，提升应用性能。

Tomcat架构

从上图可以看出，Tomcat​将自己的业务抽象成了Server​, Service​, Connector​, Container等组件，每个组件都有不同的作用。

Server​组件是Tomcat​的最外层组件，是Tomcat​实例本身的抽象，代表Tomcat本身。一个服务器组件可以有一个或多个服务组件。

Service​组件是Tomcat​中提供服务和处理请求的一组组件。一个服务组件可以有多个连接器和一个容器。Multiple Connector表示它可以使用多种协议同时接收用户请求。

Connector负责处理客户端连接，它提供各种服务协议的支持，包括BIO、NIO、AIO等，它存在的价值在于屏蔽了多协议Container的复杂性，统一了Container的处理标准。

Container​组件是负责具体业务逻辑处理的容器。当Connector​组件与客户端建立连接后，将请求转发给Container​组件的Engine组件进行处理。

至此，Tomcat​的核心组件就基本完成了。实际上，Container组件中还有很多细分的组件。其实如果对业务的抽象感兴趣，可以继续看下去。

• Engine组件代表一个可运行的Servlet实例，包括Servlet容器的核心功能，可以有一个或多个虚拟主机（Host）。它的主要作用是将请求委托给合适的虚拟主机进行处理，即根据URL路径的配置匹配合适的虚拟主机进行处理。
• Host组件负责运行多个应用程序，它负责安装这些应用程序。它的主要作用是解析web.xml文件，匹配到对应的Context组件。
• Context组件代表了具体的Web应用本身，它最重要的作用就是管理里面的Servlet实例。一个 Context 可以有一个或多个 Servlet 实例。
• 一个Wrapper组件代表一个Servlet，它负责管理一个Servlet，包括Servlet的加载、初始化、执行和资源回收。包装器是最低级别的容器。

可以看出Host是虚拟主机的抽象，Context是应用程序的抽象，Wrapper是Servlet的抽象，Engine是处理层的抽象。

Tomcat核心参数

在了解核心参数之前，我们需要对Tomcat对于请求的处理流程有一个大概的了解。Tomcat对请求的处理流程如下。

在上面的示意图中，有3个非常关键的核心参数，也是性能调优的关键。

• acceptCount​：当Container线程池达到最大数且没有空闲线程，Connector队列达到最大数时，操作系统可以接受的最大连接数。
• maxConnections​：当Container线程池达到最大数量且没有空闲线程时，Connector的队列可以接收的最大线程数。
• maxThreads：Container线程池的最大处理线程数。

从以上三个参数的含义，我们可以知道以下结论:

客户端并不直接与Tomcat的Connector​组件建立联系，而是先与操作系统建立联系，然后交给Connector​。这一点很重要，否则，你将看不懂acceptCount​参数。不仅Connector​组件中有一个队列，操作系统中也有一个队列来临时存放与客户端的连接，这也是一个关键点。我们所说的线程池是指Container容器中的线程池。

理解这三个核心参数的含义非常重要，否则就没有办法进行后续的性能调优工作。

最大线程数maxThreads

我们知道是maxThreads指最大请求处理线程数，Tomcat7和Tomcat8的默认值是200。

该参数的设置需要根据任务的执行内容进行调整。一般来说，计算公式为：maximum number of threads = ((IO time + CPU time)/CPU time) * number of CPU cores。

这个公式的思路其实很简单，就是最大化利用CPU资源。

任务的耗时分为IO耗时和CPU耗时。基本上IO时间消耗是最多的，此时CPU无事可做。所以如果在任务等待IO的时候可以让CPU去处理其他的任务，那么CPU的利用率就会提高。

一般来说，由于IO耗时远大于CPU耗时，maxThreads根据公式计算出来的个数会远大于CPU核数，这是正常的。

需要注意的是，这个值并不是越高越好。因为一旦线程过多，CPU就需要进行上下文切换，会消耗一部分CPU资源。

因此，最好的办法就是用上面的公式计算出一个基准值，然后进行压力测试，调整到一个合理的值。

一般来说，如果maxThreads增加了，但吞吐量没有增加或减少，则可能表明已经达到了瓶颈。

最大连接数maxConnections

maxConnections指的是当线程池中的线程达到最大值并且都处于忙碌状态时，Connector中的队列可以容纳的最大连接数。

一般来说，我们要设定一个合理的值，不能让它无限制地堆起来。

因为Tomcat的处理能力肯定是有限的，到了一定程度就肯定处理不了了。所以积累多了也没用。反而会造成内存堆积，最终导致内存溢出OOM。

一般来说，经验值可以设置为与maxThreads一样。我觉得这样比较合理，因为队列中的连接最多只需要等待线程处理一个任务，不会等待太久，响应时间也不会太长。

如果想缩短响应时间，可以maxConnections​调的比maxThreads小，这样可以减少一些响应时间。但需要注意的是，如果降得太低，性能可能会严重下降，吞吐量也会降低。

操作系统连接数acceptCount

acceptCount​是指Container​线程池达到最大数量且没有空闲线程，Connector队列达到最大数量时，操作系统可以接受的最大连接数。

当队列中的数量达到最大值时，将拒绝所有传入的请求。默认值为100。这可以理解为操作系统的一种自我保护机制。如果积累太多无法处理，那就拒绝它们以保护自己的资源。

该参数的调参资料比较少，但根据其含义，不建议该值大于maxConnections。

因为这个队列中的连接需要等待。如果这个值太大，意味着会有很多连接没有被处理。

连接越多，等待的时间越长，响应时间越慢。如果你想要更短的响应时间，你应该降低这个值。

acceptCount有的同学会疑惑，既然有，为什么还需要maxConnections？这不是重蹈覆辙吗？其实在BIO时代，这两个值基本一致。我猜是因为 , 以及后来其他技术的出现NIO，AIO操作系统可以接受更多的客户端连接。

因此，操作系统可以先建立一个连接缓存，然后Connector可以直接从操作系统获取连接，这样就不需要等待操作系统进行耗时的TCP连接，从而提高效率。

其他

除了以上三个参数外，还有几个非核心参数，但我觉得还是有一定作用的。

• connectionTimeout：连接建立后的等待超时时间。如果超过这个时间，则直接返回超时。
• minSpareThreads：表示最小存活线程数，即如果没有请求，那么必须保持最小存活线程数。该参数与是否有突发流量有关。在突发流量的情况下，如果这个值太低，瞬时响应时间会比较长。

总结

今天分享了Tomcat​的核心组件，然后讲解了Tomcat在处理请求时的三个核心参数和调优经验。

对于maxThreads​参数，如果按照公式计算，我们需要获取IO时间和CPU时间，但实际上这两个值并不容易获取。maxThreads所以一般情况下，我们可以通过压测得到一个比较合适的。

对于该maxConnections​参数，您可以设置一个与maxThreads相同的值，然后根据具体情况进行调整。

如果你想减少响应时间，你可以稍微调低它，否则你可以调高它。

对于acceptCount​参数，其调优逻辑类似maxConnections​，但不建议大于maxConnections，然后根据对应的时间要求进行微调。