一、Java应用服务器核心架构解析

1.1 基础架构分层模型

现代Java应用服务器普遍采用四层架构：

• 网络通信层：处理TCP/IP协议栈，实现HTTP/HTTPS协议解析。以Tomcat的NIO连接器为例，通过org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol类实现非阻塞IO模型，单线程可处理数千并发连接。
• 请求处理层：包含Servlet容器核心组件。Jetty通过ServerConnector类实现可配置的线程池模型，默认配置selectorThreads=2和acceptorThreads=1，优化连接建立与数据读取的分离。
• 业务处理层：集成EJB容器（如WildFly）或Spring上下文。Payara Server的EJB实现支持@Stateless和@Stateful注解，通过javax.ejb.TimerService实现定时任务调度。
• 资源管理层：提供JDBC连接池、JNDI服务等。Hibernate在WildFly中的集成通过persistence.xml配置，利用<jta-data-source>标签引用服务器管理的数据源。

1.2 关键技术组件

• Servlet容器：必须实现JSR-369（Servlet 4.0）规范，支持HTTP/2协议。Tomcat 10的HttpServlet类新增service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)方法，处理流式请求体。
• JSP引擎：Jasper编译器将JSP转换为Servlet。在Tomcat中，JspServlet类负责编译缓存管理，通过jsp.compiler.sourceVM和jsp.compiler.targetVM参数控制Java版本。
• WebSocket支持：JSR-356定义标准API。Jetty的WebSocketServlet类通过@WebSocket注解实现端点定义，示例如下：

  @WebSocket
  public class MyWebSocket {
    @OnWebSocketConnect
    public void onConnect(Session session) {
        System.out.println("Connected: " + session);
    }
  }

二、主流JavaWeb应用服务器深度对比

2.1 Tomcat：轻量级标杆

• 架构特点：纯Servlet容器，启动时间<3秒（测试环境）。通过server.xml配置连接器，示例配置：

  <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
           connectionTimeout="20000"
           maxThreads="200"
           redirectPort="8443" />

• 适用场景：中小型Web应用，日均PV<100万。Spring Boot默认内嵌Tomcat，通过spring-boot-starter-tomcat依赖管理版本。
• 性能调优：调整maxThreads和acceptCount参数，建议设置maxThreads=CPU核心数*200。

2.2 Jetty：嵌入式首选

• 架构创新：基于事件驱动模型，内存占用比Tomcat低30%。通过Module系统实现插件化，示例启动命令：

  java -jar start.jar --module=http,jsp,websocket

• 技术优势：支持Comet长连接，在金融交易系统中有广泛应用。其ContinuationAPI可实现异步请求处理。
• 集群方案：通过SessionManager接口实现分布式Session，支持Redis或Hazelcast作为存储后端。

2.3 WildFly（原JBoss AS）：企业级全能

• 架构演进：从EJB 2.x到Jakarta EE 9的全栈支持。其Undertow子项目提供高性能Web服务器，吞吐量比Tomcat高40%。
• 管理特性：通过Web控制台或CLI进行动态配置。示例CLI命令：

  /subsystem=datasources/data-source=ExampleDS:write(connection-url=jdbcmem:test)

• 安全机制：内置JAAS认证模块，支持LDAP、数据库等多种认证源。通过security-domain配置实现方法级权限控制。

2.4 Payara Server：云原生先锋

• 架构特色：基于GlassFish的微服务优化版，支持Docker原生部署。其HealthCheck服务可自动检测应用状态。
• 技术亮点：提供无代码监控仪表盘，实时显示JVM指标、请求响应时间等。通过@ManagedAttribute注解暴露MBean。
• 部署方案：支持WAR、EAR和微服务（MicroProfile）三种模式，示例微服务配置：

  # microprofile-config.yaml
  mp.metrics.endpoint: /metrics

三、架构选型决策框架

3.1 需求匹配矩阵

选型维度	Tomcat	Jetty	WildFly	Payara
启动速度	★★★★★	★★★★★	★★☆	★★★
Jakarta EE支持	★☆	★☆	★★★★★	★★★★☆
集群能力	★★★	★★★	★★★★★	★★★★☆
运维复杂度	★☆	★☆	★★★★	★★★

3.2 技术选型建议

• 初创团队：优先选择Tomcat 10 + Spring Boot组合，开发效率提升40%。
• 高并发场景：Jetty + Async Servlet实现10万级并发连接，内存占用降低50%。
• 传统企业：WildFly + EJB 3.2构建分布式事务系统，ACID特性保障数据一致性。
• 云原生转型：Payara Micro + Kubernetes实现自动扩缩容，资源利用率提升3倍。

3.3 避坑指南

• 连接池配置：避免使用服务器自带连接池，推荐HikariCP（Tomcat JDBC的替代方案）。
• Session管理：分布式环境下禁用本地Session，改用Spring Session + Redis方案。
• 日志系统：统一使用Log4j2或Logback，避免各服务器日志格式不一致导致的运维问题。

四、未来发展趋势

4.1 技术融合方向

• Service Mesh集成：通过Istio Sidecar实现应用服务器的流量管理，示例Envoy配置：

  # envoy-filter.yaml
  apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  kind: EnvoyFilter
  metadata:
  name: tomcat-filter
  spec:
  workloadSelector:
    labels:
      app: tomcat
  configPatches:
  - applyTo: HTTP_FILTER
    match:
      context: SIDECAR_INBOUND
    patch:
      operation: INSERT_BEFORE
      value:
        name: envoy.filters.http.tomcat

• GraalVM支持：Payara 6计划提供原生镜像支持，启动时间缩短至100ms以内。

4.2 架构演进路径

• 混合部署：在Kubernetes中同时运行Tomcat（前端）和WildFly（后端），通过Ingress实现负载均衡。
• Serverless适配：Jetty 11已支持FaaS部署模型，单函数冷启动时间<500ms。

本文通过架构解析、产品对比和选型指南，为Java应用服务器选型提供了完整的方法论。实际项目中，建议结合CI/CD流水线进行性能基准测试，使用JMeter模拟2000并发用户，持续监控TPS、错误率等关键指标，最终确定最适合业务场景的技术方案。