Spring Boot 调优内嵌 Tomcat 的三种方法

2023-11-23 今日头条迷路的架构师

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在 Spring Boot 中优化 Apache Tomcat 有三种方式，以便实现更好的性能和资源利用率。

线程池（连接器和执行器）设置
使用 NIO 或 APR 连接器
JVM优化

线程池设置

在 Spring Boot 应用程序中调整 Apache Tomcat 线程涉及配置嵌入式 Tomcat 服务器，调整 Tomcat 的线程设置相对简单。

在Application.properties或application.yml中配置，调整线程平衡的主要属性如下：

server.tomcat.max-threads：设置Tomcat线程池中的最大线程数。
server.tomcat.min-spare-threads：指定池中保留的最小空闲线程数。
server.tomcat.accept-count：设置传入连接请求的最大队列长度。

示例：

server:
  tomcat:
    max-threads: 200
    min-spare-threads: 10
    accept-count: 100

使用Executors（可选）

虽然 Spring Boot 提供了配置线程池的属性，但我们可以通过使用Executors来实现更高级的线程管理。

示例：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

@Configuration
public class ExecutorConfig {
    @Bean
    public ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(200);
        executor.setQueueCapacity(100);
        executor.setThreadNamePrefix("custom-executor-");
        return executor;
    }
}

在上面的示例中，我们将最大队列容量设置为 100。你可以根据应用程序的要求调整该值。适当的值取决于预期的流量以及服务器有效处理排队请求的能力。

当达到最大队列容量时，其他传入请求将被拒绝，这可能会导致客户端连接被拒绝。因此，根据应用程序的容量和服务器上的可用资源设置此值非常重要。

然后，我们可以通过在 application.properties 中配置 Tomcat 连接器：

server.tomcat.executor=customExecutor

使用 NIO 或 APR 连接器

在 Spring Boot 中使用 Tomcat NIO或 APR（Apache 可移植运行时）连接器可以显着优化 Web 应用程序的性能，特别是在处理大量并发连接和非阻塞 I/O 操作时。这些连接器提供了改进的可扩展性和响应能力。

NIO 连接器

NIO连接器使用JAVA的新I/O框架和非阻塞I/O操作。对于需要高并发性和高效处理许多同时连接的应用程序来说非常有效。以下是在 Spring Boot 中使用 NIO 连接器的方法：

server.tomcat.protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"

NIO连接器的优点：

减少线程数量：NIO 允许 Tomcat 用更少的线程处理更多的连接，从而减少线程管理开销。
更好的可扩展性：NIO非常适合具有许多并发连接的应用程序，例如WebSocket和Comet应用程序。

APR连接器

APR 连接器使用 Apache Portable Runtime 库来提供原生性能增强，建议用于生产部署。它可以提高性能，特别是对于高流量、生产级应用程序。以下是在 Spring Boot 中使用 APR 连接器的方法：

server.tomcat.protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"

要启用 APR 连接器，你需要在服务器上安装 APR 库，并确保安装的 Tomcat 是使用 APR 构建的。

APR连接器的优点：

性能提升：APR 连接器利用原生代码来提高性能和效率。
支持高级功能：APR 支持 SSL、请求处理优化和更好的连接处理等功能。

JVM优化

优化 Tomcat 的 Java 虚拟机 (JVM) 对于应用程序高效运行并表现良好至关重要。以下是使用 Tomcat 时 JVM 优化的一些关键注意事项：

选择正确的 JVM 版本：确保你使用的是合适的且最新的 JVM 版本。
选择适当的垃圾收集器：垃圾收集器 (GC) 负责管理 JVM 中的内存。选择正确的 GC 算法会对应用程序的性能产生重大影响。常见的选择包括：

Parallel：适用于大多数应用程序，尤其是那些具有大量短期对象的应用程序。
CMS：提供较短的暂停时间，但可能具有较高的开销。
G1：专为需要低延迟和可预测暂停时间的应用程序而设计。
ZGC：最新 JVM 版本中提供的低延迟收集器。

根据你的应用程序的特点和性能要求选择 GC 算法。可以使用 JAVA_OPTS 环境变量在 Tomcat 的 catalina.sh 或 setenv.sh 脚本中设置 GC。

调整堆大小：设置合适的堆大小对于JVM 性能至关重要。 Tomcat 应用程序通常需要仔细配置堆大小。常见的堆大小选项包括：

-Xmx（最大堆大小）：根据应用程序的内存要求将其设置为适当的值。
-Xms（初始堆大小）：将其配置为平衡启动性能和内存效率的初始堆大小。
-Xmn（年轻代大小）：考虑应用程序的对象创建模式，调整年轻代的大小。

启用即时 (JIT) 编译：JIT 编译可以显著提高应用程序性能。现代 JVM 配备了先进的 JIT 编译器，所以确保你配置了 JIT 编译。
JVM 选项配置：可能影响性能和内存管理的其他 JVM 选项。一些常用的选项包括：

-XX:MaxMetaspaceSize：调整最大元空间大小，特别是你使用的是 Java 8 或更早版本。
-XX:MaxDirectMemorySize：如果应用程序严重依赖直接内存，则配置最大直接内存大小。

进行负载测试以模拟真实的流量，并确保线程配置可以处理预期负载而不会降低性能。

结论

在 Spring Boot 应用程序中优化 Tomcat 对于实现最佳性能至关重要。具体设置可能会因为应用程序要求而有所不同，所以持续监控和调整至关重要。