引言

Apache Tomcat 是一个开源的轻量级 Web 应用服务器，是 Java Servlet、JavaServer Pages (JSP)、Java Expression Language 和 Java WebSocket 技术的官方参考实现。是最广泛使用的 Java 应用服务器之一，Tomcat 以其轻量、免费、开源和稳定的特性，成为了开发和部署 Java Web 应用程序的首选平台。本文让您全面了解 Tomcat，从基础安装到高级调优。

第一部分：基础入门与安装

1. 核心概念

• Servlet 容器： Tomcat 本质上是一个 Servlet 容器。它负责管理 Servlet 的生命周期，处理 HTTP 请求（Request）并返回响应（Response）。

• 组件架构： Tomcat 由一系列可配置的组件（Component）构成，如 Server, Service, Connector, Engine, Host, Context 等，理解这些组件是进行高级配置的基础。

• 目录结构： 安装后了解其目录结构至关重要：

• bin/： 启动、关闭和其他脚本文件。

• conf/： 配置文件（如 server.xml, web.xml）。

• logs/： 日志文件（catalina.out, localhost.yyyy-mm-dd.log 等）。

• webapps/： 存放 Web 应用程序的目录（WAR 包或解压后的文件夹）。

• work/： Tomcat 运行时的工作目录，用于存放 JSP 编译后的 Servlet 类文件。

• lib/： 存放 Tomcat 及所有 Web 应用共享的 JAR 文件。

2. 安装 Tomcat
Tomcat 依赖于 Java 环境，请确保先安装 JDK（推荐 JDK 8 或 11 等 LTS 版本）。

方法一：使用包管理器安装（Linux，如 Ubuntu）

# 更新包列表
sudo apt-get update

# 安装 JDK
sudo apt-get install openjdk-11-jdk

# 安装 Tomcat
sudo apt-get install tomcat9

# 查看状态
sudo systemctl status tomcat9

• 优点： 简单快捷，服务自动配置。

• 缺点： 版本可能不是最新，文件布局遵循系统标准。

方法二：手动安装（适用于所有操作系统）

1、从 Apache Tomcat 官网 下载所需的 .tar.gz（Linux/macOS）或 .zip（Windows）压缩包。

2、解压到目标目录（如 /opt/tomcat 或 C:\Program Files\tomcat）。

3、设置环境变量：

    JAVA_HOME： 指向您的 JDK 安装目录。

    CATALINA_HOME： 指向您的 Tomcat 解压目录。

启动与停止
手动安装：

# 启动
$CATALINA_HOME/bin/startup.sh   # Linux/macOS
%CATALINA_HOME%\bin\startup.bat # Windows

# 停止
$CATALINA_HOME/bin/shutdown.sh  # Linux/macOS
%CATALINA_HOME%\bin\shutdown.bat # Windows

• 系统服务（Linux，适用于方法一）：

sudo systemctl start tomcat9
sudo systemctl stop tomcat9
sudo systemctl restart tomcat9

安装完成后，访问 http://localhost:8080，就能看到 Tomcat 的默认欢迎页面。

第二部分：核心配置详解Tomcat 的配置主要集中在 $CATALINA_HOME/conf/ 目录下的几个文件中。

1. server.xml - 主配置文件这是最重要的配置文件，定义了 Tomcat 的核心组件。

• 修改服务端口/关闭端口：

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">

• 8005 是用于接收关闭命令的端口。SHUTDOWN 是命令字符串。出于安全考虑，可以修改此字符串或禁用此端口。

• 配置连接器（Connector）： 这是处理 HTTP 请求的组件。

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
           connectionTimeout="20000"
           redirectPort="8443"
           maxThreads="200"
           minSpareThreads="10"
           acceptCount="100"
           enableLookups="false"
           compression="on"
           compressionMinSize="2048"
           compressableMimeType="text/html,text/xml,text/css,text/javascript,application/json" />

• port： 应用访问端口。

• protocol： 协议，使用 org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol 以获得更好的性能（NIO）。

• maxThreads： Tomcat 能创建来处理请求的最大线程数，默认 200。这是关键的性能调优参数。

• minSpareThreads： 始终保持运行的最小空闲线程数。

• acceptCount： 当所有可用线程都在忙碌时，传入连接请求的最大队列长度。队列满后，任何请求都将被拒绝。

• enableLookups： 设为 false 禁止 DNS 查询，提升性能。

• compression： 启用 GZIP 压缩，减少网络传输量。

• 配置 AJP 连接器： 用于与前端 HTTP 服务器（如 Apache HTTPD）集成，现在已不常用，出于安全考虑，生产环境建议注释掉或删除。

<!-- <Connector protocol="AJP/1.3" address="::1" port="8009" redirectPort="8443" /> -->

• 配置引擎（Engine）和主机（Host）：

<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
  <Host name="localhost"  appBase="webapps"
        unpackWARs="true" autoDeploy="true">
    <Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" directory="logs"
           prefix="localhost_access_log" suffix=".txt"
           pattern="%h %l %u %t &quot;%r&quot; %s %b" />
  </Host>
</Engine>

• appBase： Web 应用的存放目录。

• unpackWARs： 是否自动解压部署的 WAR 包。

• autoDeploy： 是否自动部署放入 appBase 的应用。

• Valve： 配置访问日志，pattern 定义了日志的格式。

2. web.xml - 默认应用部署描述符，此文件为所有 Web 应用提供默认的配置。您可以在这里配置默认的 Servlet、MIME 类型、会话超时时间等。

<session-config>
    <session-timeout>30</session-timeout> <!-- 会话超时时间（分钟） -->
</session-config>

3. context.xml - 上下文配置此文件的配置会应用于所有的 Web 应用。常用于配置数据库连接池（JNDI DataSource）、监控等。

<Context>
    <!-- 示例：配置一个 MySQL JNDI DataSource -->
    <Resource name="jdbc/MyDB"
              auth="Container"
              type="javax.sql.DataSource"
              maxTotal="100" maxIdle="30" maxWaitMillis="10000"
              username="your_username" password="your_password"
              driverClassName="com.mysql.cj.jdbc.Driver"
              url="jdbc:mysql://localhost:3306/your_database"/>
</Context>

在应用的 WEB-INF/web.xml 中引用此资源。

4. 用户管理：tomcat-users.xml此文件用于配置访问 Tomcat 管理界面（Manager App 和 Host Manager）的用户和角色。

<tomcat-users>
    <role rolename="manager-gui"/>
    <role rolename="admin-gui"/>
    <user username="admin" password="supersecretpassword" roles="manager-gui,admin-gui"/>
</tomcat-users>

警告： 生产环境务必使用强密码，并考虑限制管理界面的访问 IP。

第三部分：性能优化与安全加固 

1. JVM 调优通过修改 $CATALINA_HOME/bin/setenv.sh（或 setenv.bat，如不存在则创建）文件来设置 JVM 参数。

• 内存设置： 这是最重要的调优。

# setenv.sh 示例
export JAVA_OPTS="-server -Xms1024m -Xmx2048m -XX:MetaspaceSize=256m -XX:MaxMetaspaceSize=512m"

• -Xms 和 -Xmx： 设置堆内存的初始大小和最大值。建议设置为相同值，以避免运行时动态调整带来的性能损耗。

• -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize： 设置元空间（Java 8+ 取代永久代）的大小。

  垃圾回收器选择： 对于需要低延迟的应用，可以考虑使用 G1GC。

#垃圾回收
export JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200"

2.  连接器（Connector）调优

• 回顾 server.xml 中的 Connector 配置，根据压测结果调整以下参数：

• maxThreads： 根据应用的 CPU 和 I/O 密集型程度调整，通常 200-800。 

• acceptCount： 根据预期的流量峰值设置。

• 启用 NIO： protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"。

• 禁用 DNS 查询： enableLookups="false"。

3. 部署优化

• 关闭自动部署： 生产环境应将 autoDeploy 和 deployOnStartup 设置为 false，通过脚本手动部署，避免不必要的热部署带来的性能开销和安全风险。

• 清理 webapps 目录： 删除无用的默认应用（如 docs, examples, host-manager, manager），减少被攻击面。

• 使用 WAR 文件部署： 相比解压目录，WAR 文件更易于管理和回滚。