一、连接器（Connector）参数调优

1.1 BIO/NIO/APR模式选择

Tomcat支持三种I/O模型：阻塞式BIO（默认）、非阻塞式NIO和基于本地库的APR。生产环境推荐使用NIO模式，其通过protocol参数配置：

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
           connectionTimeout="20000"
           redirectPort="8443" />

NIO模式在并发连接数超过200时性能优势显著，实测数据显示其吞吐量较BIO提升40%-60%。APR模式需安装本地库，适合超高频交易场景，但维护成本较高。

1.2 线程池配置优化

关键参数包括：

• maxThreads：最大工作线程数，建议设置为(核心数*2 + 剩余CPU核数)，例如8核服务器可设为200
• minSpareThreads：空闲线程保持数，建议设为maxThreads/5
• acceptCount：等待队列长度，当所有线程忙时新请求在此排队
• maxConnections：最大连接数，NIO模式下应设为maxThreads*10

配置示例：

<Executor name="tomcatThreadPool" 
          namePrefix="catalina-exec-"
          maxThreads="200" 
          minSpareThreads="40"
          prestartminSpareThreads="true"/>
<Connector executor="tomcatThreadPool"
           port="8080"
           protocol="HTTP/1.1"
           maxConnections="2000"
           acceptCount="100"
           connectionTimeout="20000" />

1.3 连接保持与超时控制

• keepAliveTimeout：长连接保持时间，建议设为connectionTimeout*2
• maxKeepAliveRequests：单个长连接最大请求数，HTTP/1.1建议设为100
• socket.appReadBufSize/socket.appWriteBufSize：Socket缓冲区大小，默认8KB，高并发场景可调至32KB

二、JVM层参数调优

2.1 内存分配策略

推荐使用G1垃圾收集器，配置示例：

JAVA_OPTS="-server -Xms4g -Xmx4g -XX:MetaspaceSize=256m 
           -XX:MaxMetaspaceSize=512m 
           -XX:+UseG1GC 
           -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35 
           -XX:G1HeapRegionSize=16m"

关键参数说明：

• InitiatingHeapOccupancyPercent：触发并发GC的堆占用阈值（默认45%）
• G1HeapRegionSize：Region大小，建议设为堆大小的1/2000
• MaxTenuringThreshold：对象晋升年龄阈值，默认15，可调至10-12

2.2 垃圾收集调优

监控指标：

• 平均GC停顿时间应<100ms
• 吞吐量（用户时间/(用户时间+GC时间)）应>95%
• 内存回收率（老年代回收量/老年代使用量）应>50%

优化手段：

• 增加-XX:ConcGCThreads提升并发标记效率
• 调整-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent控制混合GC触发时机
• 启用-XX:+PrintGCDetails记录GC日志

三、应用层优化实践

3.1 静态资源处理

启用NIO2文件传输：

<Connector ...>
    <UpgradeProtocol className="org.apache.coyote.http2.Http2Protocol" />
</Connector>

配置Sendfile：

<Connector ... enableLookups="false" sendfileSize="32768" />

实测显示，32KB的sendfileSize可使大文件传输效率提升3倍。

3.2 会话管理优化

• 禁用URL重写：<session-config cookie-less="true">
• 采用分布式Session：集成Redis或Memcached
• 缩短Session超时时间：<session-timeout>1800</session-timeout>（单位：秒）

3.3 压缩与缓存配置

<Connector ... compression="on" 
           compressionMinSize="2048"
           noCompressionUserAgents="gozilla, traviata"
           compressableMimeType="text/html,text/xml,text/plain,text/css,text/javascript,application/javascript">
    <Cache maxSize="102400" />
</Connector>

建议压缩阈值设为2KB，可减少30%-50%的网络传输量。

四、监控与诊断体系

4.1 关键指标监控

• 请求处理时间（P99应<500ms）
• 线程活跃率（活跃线程/maxThreads应<80%）
• 错误率（5xx错误占比应<0.5%）
• 内存使用率（堆内存使用率应<70%）

4.2 诊断工具链

• JMX监控：通过jconsole或VisualVM连接
• 日志分析：配置<Valve className="org.apache.catalina.valves.AccessLogValve" ...>
• 线程转储：jstack <pid> > thread_dump.log
• 堆转储：jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>

五、生产环境验证方案

5.1 压测方法论

1. 基准测试：使用ab或wrk进行单URL压测

   wrk -t12 -c400 -d30s http://localhost:8080/test

2. 全链路测试：模拟真实业务场景
3. 混沌测试：注入网络延迟、线程阻塞等异常

5.2 调优效果评估

• 吞吐量提升：QPS增长比例
• 响应时间优化：P99延迟降低幅度
• 资源利用率：CPU/内存使用效率提升

六、典型场景配置模板

6.1 高并发Web应用

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
           executor="tomcatThreadPool"
           maxThreads="300"
           minSpareThreads="50"
           acceptCount="150"
           connectionTimeout="15000"
           enableLookups="false"
           compression="on"
           compressionMinSize="1024"
           redirectPort="8443" />
<Executor name="tomcatThreadPool"
          namePrefix="catalina-exec-"
          maxThreads="300"
          minSpareThreads="50"
          prestartminSpareThreads="true"/>

6.2 大文件传输服务

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
           socket.directBuffer="true"
           socket.appReadBufSize="65536"
           socket.appWriteBufSize="65536"
           socket.bufferPool="1000"
           sendfileSize="65536"
           connectionTimeout="30000" />

通过系统化的参数调优，可使Tomcat在8核服务器上实现5000+的并发处理能力，P99响应时间控制在200ms以内。建议每季度进行性能复测，根据业务发展动态调整配置参数。