Tomcat Connector的三种运行模式

Tomcat Connector(Tomcat连接器)有bio、nio、apr三种运行模式。

BIO

bio(blocking I/O)是指阻塞式I/O操作，Tomcat在默认情况下就是以bio模式运行的。这可以从守护线程的信息看出来。 

关于”阻塞式”的理解，我们回忆起org.apache.catalina.core.Catalina类中的await()方法，在执行ServerSocket.accept()方法后Tomcat容器会一直阻塞到有客户端连接才会返回。每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。

我先后通过两个不同的浏览器页面输入”localhost:8005/request1”和”localhost:8005/request2”，控制台打出如下信息：

十二月 02, 2016 8:58:57 下午 org.apache.catalina.core.StandardServer await
警告: StandardServer.await: Invalid command 'GET /request1 HTTP/1.1' received
十二月 02, 2016 8:59:17 下午 org.apache.catalina.core.StandardServer await
警告: StandardServer.await: Invalid command '' received
十二月 02, 2016 8:59:33 下午 org.apache.catalina.core.StandardServer await
警告: StandardServer.await: Invalid command 'GET /request2 HTTP/1.1' received

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bio会有如下的缺点： 
1.当客户端多时，会创建大量的处理线程。每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间。 
2.阻塞可能带来频繁的上下文切换，而大部分的上下文切换是无意义的。 
就一般而言，bio模式是三种运行模式中性能最低的一种。

NIO

nio(non-blocking I/O)是非阻塞I/O操作。nio是一个基于缓冲区并能提供非阻塞I/O操作的Java API，它拥有比bio更好的并发运行性能。要让Tomcat以nio模式来运行也比较简单，我们只需要修改下server.xml文件： 

这时我们再查看下守护线程，Connector运行模式已经从http-bio-8080变成了http-nio-8080。 

NIO的工作原理包括： 
1.由一个专门的线程来处理所有的 I/O 事件、并负责分发。 
2.事件驱动机制，而不再同步地去监视事件。 
3.线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的，减少无谓的线程切换。

NIO采用了双向通道(channel)进行数据传输，而不是单向的流(stream)。在通道上我们可以注册指定的事件，一共有以下四种事件： 
1.服务端接收客户端连接事件OP_ACCEPT(16) 
2.客户端连接服务端事件 OP_CONNECT(8) 
3.读事件 OP_READ(1) 
4.写事件 OP_WRITE(4) 
服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道上的事件。以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，BIO这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达则处理这些事件；如果没有感兴趣的事件到达则处理线程会一直阻塞，直到感兴趣的事件到达为止。

APR

apr(Apache portable Run-time libraries/Apache可移植运行库)是Apache HTTP服务器的支持库。在apr模式下，Tomcat将以JNI(Java Native Interface)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，从而大大提高Tomcat对静态文件的处理性能。Tomcat apr是在Tomcat上运行高并发应用的首选模式。

如果Tomcat不在apr模式下运行，在启动Tomcat的时候，我们可以在日志信息中看到类似如下信息：

十二月 02, 2016 8:24:09 下午 org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener init
信息: The APR based Apache Tomcat Native library which allows optimal performance in production environments was not found on the java.library.path: 

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而要让Tomcat以apr模式运行，对于Tomcat 7.0.30开始向后的版本，只需要再次修改protocol为”org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol”即可。而对于Tomcat 7.0.30之前的版本，还需要以下三个组件的支持： 
1.APR library[APR库] 
2.JNI wrappers for APR used by Tomcat (libtcnative)[Windows操作系统上一个名为tcnative-1.dll的动态链接库文件] 
3.OpenSSL libraries[OpenSSL库]