后端开发面试题汇总（一）Tomcat篇
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1、Tomcat是什么？
Tomcat是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP 程序的首选。
2、Tomcat的缺省端口是多少，怎么修改
默认是8080端口。以Tomcat7为例，其目录结构示例：
修改方式：找到Tomcat目录下的conf文件夹，进入conf文件夹里面找到server.xml文件，在server.xml文件里面找到下列信息， 把Connector标签的8080端口改成你想要的端口：
<Service name="Catalina">
<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
connectionTimeout="20000"
redirectPort="8443" />
3、Tomcat Connector(Tomcat连接器)有几种运行模式？
Tomcat Connector的三种运行模式，其配置项是在conf/server.xml文件中进行配置。
- 1、BIO：同步并阻塞
一个线程处理一个请求。缺点：并发量高时，线程数较多，浪费资源。Tomcat7或以下，在Linux系统中默认使用这种方式。该模式性能最差，没有经过任何优化处理和支持。
配置项：protocol=”HTTP/1.1” - 2、NIO：同步非阻塞IO
利用Java的异步IO处理，可以通过少量的线程处理大量的请求，可以复用同一个线程处理多个connection(多路复用)。
是Java SE 1.4及后续版本提供的一种新的I/O操作方式(即java.nio包及其子包)。Java nio是一个基于缓冲区、并能提供非阻塞I/O操作的Java API，因此nio也被看成是non-blocking I/O的缩写。它拥有比BIO更好的并发运行性能。
Tomcat8在Linux系统中默认使用这种方式。Tomcat7必须修改Connector配置来启动。
配置项：protocol=”org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol”
备注：我们常用的Jetty，Mina，ZooKeeper等都是基于java nio实现。 - 3、APR(Apache Portable Runtime/Apache可移植运行时库)
Tomcat将以JNI的形式调用Apache HTTP服务器的核心动态链接库来处理文件读取或网络传输操作，从而大大地提高Tomcat对静态文件的处理性能。从操作系统级别来解决异步的IO问题,大幅度的提高性能。 Tomcat apr也是在Tomcat上运行高并发应用的首选模式。
配置项：protocol=”org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol”
备注：需在本地服务器安装APR库。Tomcat7或Tomcat8在Win7或以上的系统中启动默认使用这种方式。Linux如果安装了apr和native，Tomcat直接启动就支持apr。
4、Tomcat有几种部署方式？
在Tomcat中部署Web应用的方式主要有如下几种：
-
1、利用Tomcat的自动部署
直接将 web 项目文件（一般是复制生成的war包）复制到tomcat的webapps目录中，启动Tomcat，即可访问。 -
2、修改conf/server.xml文件部署
修改conf/server.xml文件，增加Context节点可以部署应用。示例： -
3、增加自定义的Web部署文件
在conf/Catalina/localhost/ 路径下增加 xyz.xml文件，内容是Context节点，可以部署应用。
5、怎么在Linux上安装Tomcat
- 先去下载Tomcat的安装包，gz结尾的（代表Linux上的Tomcat）
- 上传到Linux上，解压
- 修改端口号，也可以不修改把。如果要修改在server.xml内改
- 修改好了之后，你就进入你这个tomcat下的bin目录， 执行
./startup.sh，这样就启动成功了。
6、怎么在Linux部署项目
先使用eclipse或IDEA把项目打成.war包，然后上传到Linux服务器，然后把项目放在Tomcat的bin目录下的webapps，在重启Tomcat就行了。
7、Tomcat的目录结构
/bin：存放用于启动和暂停Tomcat的脚本
/conf：存放Tomcat的配置文件
/lib：存放Tomcat服务器需要的各种jar包
/logs：存放Tomcat的日志文件
/temp：Tomcat运行时用于存放临时文件
/webapps：web应用的发布目录
/work：Tomcat把有jsp生成Servlet放于此目录下
8、tomcat 如何优化？
1. 改Tomcat最大线程连接数
需要修改conf/server.xml文件，修改里面的配置文件：maxThreads=”150”，Tomcat使用线程来处理接收的每个请求。这个值表示Tomcat可 创建的最大的线程数。默认值200。可以根据机器的时期性能和内存大小调整，一般可以在400-500。最大可以在800左右。
2. Tomcat内存优化
启动时告诉JVM我要多大内存，调优方式的话，修改：Windows 下的catalina.bat或Linux 下的catalina.sh。
修改方式如:JAVA_OPTS=’-Xms256m -Xmx512m’
-Xms JVM初始化堆的大小；-Xmx JVM堆的最大值。
9、tomcat容器是如何创建servlet类实例？用到了什么原理？
当容器启动时，会读取在webapps目录下所有的web应用中的web.xml文件，然后对 xml文件进行解析，并读取servlet注册信息。然后，将每个应用中注册的servlet类都进行加载，并通过 反射 的方式实例化。（有时候也是在第一次请求时实例化）
在servlet注册时加上1如果为正数，则在一开始就实例化，如果不写或为负数，则第一次请求实例化。
10、Tomcat工作模式
Tomcat作为servlet容器，有三种工作模式：
-
1、独立的Servlet容器
独立的Servlet容器是Tomcat的默认模式。在这种模式下，Tomcat可以作为独立的Java Web服务器，Servlet容器作为构成Web服务器的一部分而存在。 -
2、进程内的Servlet容器
Tomcat作为进程内的Servlet容器时，Servlet容器是作为Web服务器的插件和Java容器的实现。
Web服务器插件在内部地址空间打开一个JVM(Java Virtual Machine)使Java容器得以在内部运行。如有某个需要调用Servlet的请求，插件将取得对此请求的控制并将它传递(使用JNI)给Java容器。进程内的容器对于多线程、单线程的服务器非常适合，并且提供了很好的运行速度，只是伸缩性有所不足。
注：JNI是Java Native Interface的简写，它是Java本地调用接口。通过这个接口，Java程序可以和其他语言编写的本地程序进行通信。 -
3、进程外的Servlet容器
Tomcat作为进程外的Servlet容器时，Servlet容器运行于Web服务器之外的地址空间，并且作为Web服务器的插件和Java容器的实现的结合。
Web服务器插件和Java容器JVM使用IPC机制(通常是TCP/IP)进行通信。当一个调用Servlet的请求到达时，插件将取得对此请求的控制并将其传递(使用IPC等)给Java容器，进程外容器的反应时间或进程外容器引擎不如进程内容器，但进程外容器引擎在许多其他可比的方面更好(如伸缩性、稳定性等)。
11、Tomcat顶层架构
11.1 Tomcat架构
先上一张Tomcat的顶层结构图：
Tomcat中最顶层的容器是Server，代表着整个服务器，从上图中可以看出，一个Server可以包含至少一个Service，即可以包含多个Service，用于具体提供服务。
Service主要包含两个部分：Connector和Container。从上图中可以看出 Tomcat 的心脏就是这两个组件，他们的作用如下：
1、Connector用于处理连接相关的事情，并提供Socket与Request请求和Response响应相关的转化;
2、Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理Request请求；
一个Tomcat中只有一个Server，一个Server可以包含多个Service，一个Service只有一个Container，但是可以有多个Connectors，这是因为一个服务可以有多个连接，如同时提供Http和Https链接，也可以提供向相同协议不同端口的连接，示意图如下：
多个 Connector 和一个 Container 就形成了一个 Service，有了 Service 就可以对外提供服务了，但是 Service 还要一个生存的环境，必须要有人能够给她生命、掌握其生死大权，那就是Server ！所以整个 Tomcat 的生命周期由 Server 控制。
上述的包含关系或者说是父子关系，都可以在tomcat的conf目录下的server.xml配置文件中看出，下图是删除了注释内容之后的一个完整的server.xml配置文件（Tomcat版本为8.0）：
上边的配置文件，还可以通过下边的一张结构图来帮助理解：
Server标签设置的端口号为8005，shutdown=”SHUTDOWN” ，表示在8005端口监听“SHUTDOWN”命令，如果接收到了就会关闭Tomcat。一个Server有一个Service，当然还可以进行配置，一个Service有多个Connector，Service左边的内容都属于Container的，Service下边是Connector。
11.2 Tomcat架构小结
- 1、Tomcat中只有一个Server，一个Server可以有多个Service，一个Service可以有多个Connector和一个Container；
- 2、Server掌管着整个Tomcat的生死大权；
- 3、Service 是对外提供服务的；
- 4、Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response来具体处理；
- 5、Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理request请求；
12、Connector和Container的微妙关系
由上述内容我们大致可以知道一个请求发送到Tomcat之后，首先经过Service然后会交给我们的Connector，Connector用于接收请求并将接收的请求封装为Request和Response来具体处理，Request和Response封装完之后再交由Container进行处理，Container处理完请求之后再返回给Connector，最后在由Connector通过Socket将处理的结果返回给客户端，这样整个请求的就处理完了。
Connector最底层使用的是Socket来进行连接的，Request和Response是按照HTTP协议来封装的，所以Connector同时需要实现TCP/IP协议和HTTP协议。
Connector用于接受请求并将请求封装成Request和Response，然后交给Container进行处理，Container处理完之后在交给Connector返回给客户端。因此，我们可以把Connector分为四个方面进行理解：
1、Connector如何接受请求的？
2、如何将请求封装成Request和Response的？
3、封装完之后的Request和Response如何交给Container进行处理的？
4、Container处理完之后如何交给Connector并返回给客户端的？
先看一下Connector的结构图：
Connector就是使用ProtocolHandler来处理请求的，不同的ProtocolHandler代表不同的连接类型，比如：Http11Protocol使用的是普通Socket来连接的，Http11NioProtocol使用的是NioSocket来连接的。
其中ProtocolHandler由包含了三个部件：Endpoint、Processor、Adapter：
1、Endpoint用来处理底层Socket的网络连接，Processor用于将Endpoint接收到的Socket封装成Request，Adapter用于将Request交给Container进行具体的处理。
2、Endpoint由于是处理底层的Socket网络连接，因此Endpoint是用来实现TCP/IP协议的，而Processor用来实现HTTP协议的，Adapter将请求适配到Servlet容器进行具体的处理。
3、Endpoint的抽象实现AbstractEndpoint里面定义的Acceptor和AsyncTimeout两个内部类和一个Handler接口。Acceptor用于监听请求，AsyncTimeout用于检查异步Request的超时，Handler用于处理接收到的Socket，在内部调用Processor进行处理。
13、Container架构分析
Container用于封装和管理Servlet，以及具体处理Request请求，在Container内部包含了4个子容器，结构图如下：
4个子容器的作用分别是：
1、Engine：引擎，用来管理多个站点，一个Service最多只能有一个Engine；
2、Host：代表一个站点，也可以叫虚拟主机，通过配置Host就可以添加站点；
3、Context：代表一个应用程序，对应着平时开发的一套程序，或者一个WEB-INF目录以及下面的web.xml文件；
4、Wrapper：每一Wrapper封装着一个Servlet；
下面找一个Tomcat的文件目录对照一下，如下图所示：
Context和Host的区别是Context表示一个应用，我们的Tomcat中默认的配置下webapps下的每一个文件夹目录都是一个Context，其中ROOT目录中存放着主应用，其他目录存放着子应用，而整个webapps就是一个Host站点。
我们访问应用Context的时候，如果是ROOT下的则直接使用域名就可以访问，例如：www.baidu.com，如果是Host（webapps）下的其他应用，则可以使用www.baidu.com/docs进行访问，当然默认指定的根应用（ROOT）是可以进行设定的，只不过Host站点下默认的主应用是ROOT目录下的。
看到这里我们知道Container是什么，但是还是不知道Container是如何进行请求处理的以及处理完之后是如何将处理完的结果返回给Connector的？别急！下边就开始探讨一下Container是如何进行处理的！
13.1 Container如何处理请求的
Container处理请求是使用Pipeline-Valve管道来处理的。Pipeline-Valve是责任链模式，责任链模式是指在一个请求处理的过程中有很多处理者依次对请求进行处理，每个处理者负责做自己相应的处理，处理完之后将处理后的结果返回，再让下一个处理者继续处理。
Pipeline-Valve使用的责任链模式和普通的责任链模式有些不同！区别主要有以下两点：
1、每个Pipeline都有特定的Valve，而且是在管道的最后一个执行，这个Valve叫做BaseValve，BaseValve是不可删除的；
2、在上层容器的管道的BaseValve中会调用下层容器的管道。
Container包含四个子容器，而这四个子容器对应的BaseValve分别在：StandardEngineValve、StandardHostValve、StandardContextValve、StandardWrapperValve。
Pipeline的处理流程图如下：
- Connector在接收到请求后会首先调用最顶层容器的Pipeline来处理，这里的最顶层容器的Pipeline就是EnginePipeline（Engine的管道）；
- 在Engine的管道中依次会执行EngineValve1、EngineValve2等等，最后会执行StandardEngineValve，在StandardEngineValve中会调用Host管道，然后再依次执行Host的HostValve1、HostValve2等，最后在执行StandardHostValve，然后再依次调用Context的管道和Wrapper的管道，最后执行到StandardWrapperValve。
- 当执行到StandardWrapperValve的时候，会在StandardWrapperValve中创建FilterChain，并调用其doFilter方法来处理请求，这个FilterChain包含着我们配置的与请求相匹配的Filter和Servlet，其doFilter方法会依次调用所有的Filter的doFilter方法和Servlet的service方法，这样请求就得到了处理！
- 当所有的Pipeline-Valve都执行完之后，并且处理完了具体的请求，这个时候就可以将返回的结果交给Connector了，Connector在通过Socket的方式将结果返回给客户端。
参考链接：
Tomcat面试题（2020最新版）