tomcat

java初识

java SE

java提供的标准类库

java EE

java 提供专业版类库（如JSP运行时的类库）

JDK

包含了jre 和 开发工具，包含了java SE 但没有 jave EE的类库

jre

提供了JAVA运行时的环境，可以说如果不开发java语言，只需jre，就能运行java程序。

jvm

java 程序运行时，所处的容器，可以说是web容器

tomcat

本身需要java环境才能运行。提供了使用频繁的java EE 中的类库。

tomcat 运行时组织结构(配置文件组织结构)

server{       
   service{
      connector{}
       engine{
          host{}
       }
  }
}
# server 为顶级结构
# service 使得一个connector 对应一个 engine的，里面也可以有多个connector，但只有一个engine
# connector 连接器，用来定义客户端可以从哪连接进来，从哪个端口连接，可以定义多个connector，可以为http协议的也可以为AJP的
# engine 引擎 ，客户端连接进来，用来哪个引擎来处理一般是servelet类
# host 即虚拟主机，可以定义多个

tomcat 配置文件说明

server.xml    tomcat的主配置文件
catalina.policy  tomcat安全配置文件，tomcat以安全模式启动时配置
catalina.properties  jvm调优参数，一般在catalina.sh 中配置或者以rpm安装时，在tomcat.conf中配置
logging.properties tomcat的日志配置文件
tomcat-users.xml  tomcat的用户配置文件
----------------------------------------------------------------
以下两个是应用包的配置文件
context.xml 应用包在WEB-INF中配置的，定义的是应用包的访问路径。如果没有，就使用tomcat默认提供的context.xml
web.xml 定义应用包所需要的类,也在WEB-INF路径中配置，如果应用包没有。就使用tomcat默认提供的
注：应用包启动，就是在jvm虚拟机上跑起来。jvm虚拟机需要加载应用包启动所需的类文件（web.xml中定义的），还需要启动引擎（注意与tomcat中的引擎不是一回事）

tomcat组件

server 组件

每一个server组件就是启动一个tomcat实例

service 组件

每一个service组件定义了一个或多个connector，一个engine

connector组件

connector组件是tomcat的连接器其属性
maxThread="" 连接器的最大并发数
port="" 监听的端口号
protocol="" 连接器所用的协议
connectionTime="" 连接超时时间
address="" 监听的IP

还有一些其他属性，具体看官方文档，或自行google

engine组件

engine是tomcat的serverlet引擎
name="" 引擎名字，使用默认
defaultHost="" 如果使用多虚拟机的话，默认的访问路径

Host组件

tomcat的虚拟主机，
name="" 虚拟主机的名字
appBase="" 虚拟主机的站点目录，如果是相对路径，相对于Catalina_BASE而言的，一般是tomcat的解压路径。也可以是绝对路径
unpackWARS="" war包是否自动解压
autoDeploy="" 是否自动部署

context组件

定义访问路径此处用法相当于nginx站点目录的alias
path="" 访问路径
docBase="" 为站点目录
reloadable="" 是否自动加载

tomcat jvm 内存组成

image.png

• 方法区： 存放java类的方法，也可称为对象的方法
• 堆内存： 存放java对象，也可以理解为存放数据的
• java栈： 存放java局部变量的
• PC计数器： 存放java进程指令集的
• 本地方法栈： 调用本地的函数库，一般不用。不利于代码移植
  注：方法区和堆内存是面对整个java进程的
  注：java栈和PC计数器只面对单个java线程的

GC（垃圾回收）

由于堆内存是存放数据的，因此堆内存也最消耗内存空间，需要进行垃圾回收（即内存回收机制）

内存回收算法

复制

image.png

• 先标记FROM中存活的对象
• 将FROM中的存活对象，复制到TO中
• 第二次GC时，TO变成了FROM，FROM变成了TO
• 把FROM中的存活对象复制到TO中
• 依次循环
  复制算法中，FROM和TO是相互转换的

效率高，不会有碎片产生，但会占用双倍的内存

标记-清除

image.png

• 先找到存活的对象，对其进行标记
• 对其不存活对象在进行清除

不会占用双倍内存，但有碎片产生

标记-压缩

image.png

• 先找到存活对象进行标记
• 把存活的对象与不存活对象进行交换
• 清除不存活对象

会有移动计算代价，因为不确定，存活对象与不存活对象交换时，两者所占用的内存空间是否一致

标记-清除-压缩

• 先找到存活对象进行标记
• 把不存活对象进行清除
• 进行移动存活对象，使之合并在一起

无需移动计算代价，但需要三次遍历，时间长

JVM GC 机制

GC机制详解

GC 机制在哪出现

image.png

• 新生代： Minjor GC 小GC
• 老年代： Manjor GC 大GC
• 永久代： per GC

新生代，是新建的java对象存放位置，大部分都会释放，因此新生代，发生GC的频率最高。
老年代，是新生代存活下来的对象。转到老年代，GC频率较少
永久代，当内存不够用时，才会触发GC
当老年代和永久代同时触发GC时，会出现full GC，此时tomcat会停下所有的线程，专门进行垃圾回收线程，tomcat就会出现假死状态

新生代 GC 机制

新生代采用复制算法，因为其GC频率较高，且需要快速响应

• 串行 GC
  适用于JDK运行为client端，和单核CPU上，只有一个垃圾回收线程
• 并行 GC
  server 端的默认选项，适用于多核cpu
• parnew
  并行的执行串行GC，于CMS（老年代GC 机制），一起适用减少STW（stop-the-world停止所有应用的时间）

老年代GC

老年代由于GC频率较少，执行标记-清除-压缩算法

• 串行GC
  适用于client 端，有 STW

• 并行 GC
  适用于server端和多核cpu

  
  
  image.png
  
  

  1 .先标记出找出存活对象
  2 .在找出碎片比较多的region
  3 .把region进行压缩

• CMS

并发线程，标记清除，无STW（或者停机时间最短）
1 .先初始化标记存活对象 （STW短）
2 .在第一步基础上，在标记一下 ，存活对象

3 .在第二步基础上，在进行标记存活对象 （STW 短）
4 .将不存活对象进行清除

并发线程，在执行tomcat应用进程的时候，同时进行GC进程。因为是标记-清除，所以有碎片产生，可以手动指定参数，清除完之后，进行压缩。因为是并发，消耗内存和cpu。所以应指定老年代内存到了多少进行CMS，默认68%，如果预留的内存不够进行CMS，则CMS降级到串行GC

新生代和老年代的GC机制搭配

image.png

• 单机或client端
  串行====》 串行
• 关注吞吐量
  并行 ====》 并行
• 关注访问时间（web服务，互联网应用）
  parnew===》CMS

tomcat 调优

堆内存调优

一般来说堆越大越好，可以减少GC频率。但堆过大，会增加GC时间。要把握一个平衡，但总体保持一个原则尽可能减少GC频率。
一般情况下，-Xms 和 -Xmn 设置成一样，因为每次堆内存调整，都会触发fullGC。但并不是都这样，当内存足够大时，-Xmn 应比 -Xms 大，因为fullGC 总比 OOM 或者 宕机好
-Xms 堆内存的初始大小
-Xmn 堆内存的最大大小

新生代调优-增大Eden 空间

增大Eden大小

• 可以降低GC 频率
• 不会增加 Minjor GC 时间，因为新生代采用复制算法。Minjor GC 的耗时，和要拷贝的对象数量及存活对象成正比。
  -XX:NewSize 新生代初始大小
  -XX:MaxNewSize 新生代的最大值
  -XX:NewRation=n 新生代和老年代的比值
  -Xmn 新生代的大小

处于性能考虑，一般使用-Xmn 固定新生代的大小

新生代调优-晋升

尽可能让对象呆在survivor中，使之在新生代中回收，减少晋升到旧生代得对象，降低旧生代的GC频率，可以加大survivor空间
-XX:survivorRatio=m Eden和survivor的比值

注：旧生代和老年代是一样的，只是叫法不同

旧生代调优

尽可能让GC发生在新生代

输出GC日志

-XX:+PrintGC  输出GC简要信息
-XX:+PrintGCDetails  输出GC详细信息
-XX:+PrintGCTimeStamps  输出GC的时间戳
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime  输出GC暂停时间
-Xlog  /opt/gc.log      输出GC日志

jdk 自带工具说明

jps

[root@db03 bin]# ./jps -help
usage: jps [-help]
jps [-q] [-mlvV] []
Definitions:
: [:]

用法	描述
jps -q	输出VM标识符
jps -m	输出main methond参数
jps -l	输出完全包名，应用主类名，jar 完全路径名
jps -v	输出 JVM参数
jps -V	输出通过flag 文件传递到JVM的参数

jstat

jstat - [-t] [-h] [ []]
interval 间隔时间，单位为妙或者毫秒
count打印次数，如果是缺省打印则无数次
[root@db03 bin]# ./jstat -options
-class
-compiler
-gc
-gccapacity
-gccause
-gcmetacapacity
-gcnew
-gcnewcapacity
-gcold
-gcoldcapacity
-gcutil
-printcompilation

用法	描述
jstat -gc pid	显示gc信息，查看gc的次数及时间
jstat -gccappacity pid	内存GC分区中各对象的使用和占用大小
jstat -gcutil pid	统计gc信息汇总
jstat -gcnew pid	新生代 对象的信息
jstat -gcnewcapacity pid	新生代对象的信息及其占用量
jstat -gcold pid	老年代对象的信息
jstat -gcoldcapactiy pid	老年代对象及其信息占用量
jsstat -gcpermcapactiy pid	perm 对象的信息及其占用量，永久代的
jstat -class pid	显示加载class的数量及其占用空间
jstat -compiler pid	显示JVm实时变异的数量等信息
jstat -printcompilation pid	打印当前JVM执行的信息

jstat -gc 详解

S0: heap上的 Survivor space 0区使用空间占用百分比
S1: heap 上 Survivor space 1 区使用空间的百分比
E: heap上的Eden space是所占百分比
O： heap上的old space区已使用空间的百分比
P: Perm space 已使用空间的百分比
YGC: 从应用程序启动到采样发生young GC的次数
YGCT：从应用程序启动到采样时，Young GC所用的时间（单位秒）
FGC： 从应用程序启动到采样时，发生full GC的次数
FGCT： 从应用程序启动到采样Full GC 所用的时间（单位秒）
GCT: 从应用程序启动到采样时，用于垃圾回收的总时间(单位秒）

GC比例不同应该调整的区域

• YGC 频繁
  eden区太小
• FGC频繁
  旧生代太小
• YGC不频繁,FGC频繁
  新生代和老年代比例分配不均导致
• YGC 和 FGC都频繁
  增大堆内存

jinfo

jinfo 可以查看运行中JVM的全部参数，还可以设置部分参数
[root@db03 bin]# ./jinfo
Usage:
jinfo [option]
(to connect to running process)
jinfo [option]
(to connect to a core file)
jinfo [option] [server_id@]
(to connect to remote debug server)
where is one of:
-flag to print the value of the named VM flag
-flag [+|-] to enable or disable the named VM flag
-flag = to set the named VM flag to the given value
-flags to print VM flags
-sysprops to print Java system properties
to print both of the above
-h | -help to print this help message

参数/option	描述
pid	对应JVM 的pid
-flag name	输出对应名称的参数
-flag [+/-]name	开启/关闭对应名称的参数
-flag name=value	设定对应名称的参数
-flags	输出全部的参数
-sysprops	输出系统属性

tomcat调优总结

堆内存调优

• 新生代调优
  eden
  对象晋升条件
• 指定垃圾回收器

-XX:
  UseSerialGC: 运行与client模式下，老年代使用Serialold
  UseParNewGC:新生代Parnew，老年代Serialold
  UseParalellGC: 运行与server模式下，新生代使用 Servial Scavenge 老年代使用paraellold
  UseParalellOldGC:新生代使用Paraell scavenge，老年代使用Parell Old
  UseConMarkSeepGC：新生代使用ParNew，老年代优先使用CMS，备选方式 servial old

-XX：
  UseCMSCompactFullCollection: CMS完成内存回收后是否进行内存整理
  CMSInitiatingOccupancyFraction: 设定老年代空间占用比例达到多少是触发回收操作，默认68%
  CMSFullGGsBeforeCompaction:在多少次回收后执行一次内存碎片整理

线程池设置

`maxThread=""`  连接器的最大并发数
`port=""` 监听的端口号
`protocol=""` 连接器所用的协议
`connectionTime=""`  连接超时时间
`address=""` 监听的IP