springboot与tomcat关系

springboot启动时会启动tomcat的原因

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
dependency>

maven中添加 Web 的依赖，Spring Boot 就帮我们内置了 Servlet 容器，默认使用的是 Tomcat

因为内置了启动容器，应用程序可以直接通过 Maven 命令将项目编译成可执行的 jar 包，通过 java -jar 命令直接启动，不需要再像以前一样，打包成 War 包，然后部署在 Tomcat 中。

具体步骤

SpringBoot的启动主要是通过实例化SpringApplication来启动的，启动过程主要做了如下几件事情：

1. 配置系统属性
2. 获取监听，发布应用开始启动时间
3. 初始化输入参数
4. 配置环境，输出banner
5. 创建上下文
6. 预处理上下文
7. 刷新上下文
8. 再次刷新上下文
9. 发布应用已经启动事件
10. 发布应用启动完成事件

启动tomcat步骤

而启动 Tomcat 是在第7步 刷新上下文 这一步。

从整个流转过程中我们知道了 Tomcat 的启动主要是实例化两个组件：Connector、Container。

1. Spring Boot 创建 Tomcat 时，会先创建一个根上下文，将 WebApplicationContext 传给 Tomcat；
2. 启动 Web 容器，需要调用 getWebserver()，因为默认的 Web 环境就是 TomcatServletWebServerFactory，所以会创建 Tomcat 的 Webserver，这里会把根上下文作为参数给 TomcatServletWebServerFactory 的 getWebServer()；
3. 启动 Tomcat，调用 Tomcat 中 Host、Engine 的启动方法。

tomcat线程关系

不同线程做不同的事情

tomcat中的nio

在 Tomcat 中，NIO（New I/O）代表使用非阻塞 IO 的 Java NIO API。Tomcat 7 使用了一个基于 NIO 的连接器（Connector），它支持 HTTP/1.1 协议的长连接（keep-alive）和异步 IO。

相比传统的阻塞 IO 模型，NIO 提供了更高的并发处理能力和更低的资源消耗。NIO 基于事件驱动模型，通过 Selector 监听多个通道的状态变化，当通道就绪时，执行读写操作。这种模型避免了线程阻塞的问题，减少了线程切换的开销，提高了系统的吞吐量。

在 Tomcat 中，NIO 连接器使用了 Java NIO API 中的 ServerSocketChannel 和 SocketChannel，通过分配缓冲区来实现数据的读写操作。同时，Tomcat 还提供了一些针对 NIO 连接器的优化配置，例如调整最大请求头大小、设置线程池大小等，以充分发挥 NIO 的性能优势。

netty nio原理

Netty 是一个基于 NIO 的网络通信框架，它通过事件驱动模型和异步非阻塞 IO 实现高性能的网络通信。下面是 Netty NIO 的工作原理：

1. Selector：Netty 基于 Java NIO 中的 Selector 组件实现事件驱动。Selector 监听多个 Channel 的状态变化，当某个 Channel 就绪时，将其加入到就绪集合中，供后续处理。
2. Channel：Netty 封装了 Java NIO 中的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel，并提供了更加易用的 API。用户可以通过 ChannelPipeline 添加多个 ChannelHandler 来处理数据读写、协议解析等操作。在数据读写时，Channel 会把数据传递给 ChannelPipeline 中的第一个 ChannelHandler 进行处理，最终经过所有的 ChannelHandler 后输出到网络上。
3. Buffer：Netty 使用 ByteBuffer 缓冲区来存储数据，以减少数据复制和传输开销。Buffer 可以被分配为 Direct Buffer 或 Heap Buffer，前者是直接分配内存，后者则是使用 JVM 堆内存。Direct Buffer 适合长时间存在的数据，如文件传输；Heap Buffer 则适合短暂存在的数据，如请求响应。
4. EventLoop：Netty 中的 EventLoop 是一个线程，在运行期间负责处理 Channel 上的事件。每个 Channel 都被分配到一个 EventLoop 上，并在该线程中执行 Channel 的事件处理。由于每个 EventLoop 都是单线程的，因此不需要进行线程同步和并发控制，可以避免多线程竞争的问题，提升了性能。

总之，Netty 的 NIO 实现通过 Selector、Channel、Buffer 和 EventLoop 组成了一个基于事件驱动的高性能网络通信框架，可以支持大量并发连接和高吞吐量的数据传输。

netty nio原理图

以下是 Netty NIO 的工作原理图示：

Copy Code              +---------------------+
              |       Selector      |
              |                     |
              |     wait for I/O    |
              |                     |
              +----------+----------+
                         |
                         |
             +-----------+------------+
             |                        |
      +------+--------+      +--------+------+
      |  Channel A    |      |   Channel B   |
      |               |      |              |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      |  |Handler 1|  |      |  | Handler1| |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      |  |Handler 2|  |      |  | Handler2| |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      |  |Handler 3|  |      |  | Handler3| |
      |  +---------+  |      |  +---------+ |
      +---------------+      +--------------+

                       Figure 1. Netty NIO Architecture

如上图所示，Netty 基于 NIO 实现了事件驱动的网络通信框架。在这个框架中，Selector 负责监听多个 Channel 的状态变化并将其加入到就绪集合中；Channel 封装了 Java NIO 中的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel，并通过 ChannelPipeline 来处理数据读写、协议解析等操作；Buffer 缓冲区用于存储数据，以减少数据复制和传输开销；EventLoop 是一个线程，在运行期间负责处理 Channel 上的事件。

在 Netty 中，每个 Channel 都被分配到一个 EventLoop 上，并在该线程中执行 Channel 的事件处理。由于每个 EventLoop 都是单线程的，因此不需要进行线程同步和并发控制，可以避免多线程竞争的问题，提升了性能。同时，通过使用 Selector、Channel 和 Buffer 这些 NIO 组件，Netty 可以支持大量并发连接和高吞吐量的数据传输。

tomcat能处理高并发的原因

Tomcat 能够处理高并发的原因主要有以下几个：

1. 多线程机制：Tomcat 使用线程池技术对请求进行处理，每个请求都会通过独立的线程来处理，从而实现高并发。Tomcat 提供了多种线程池类型，包括传统的线程池和 NIO 线程池等，可以根据实际情况选择不同的线程池类型。
2. 非阻塞 IO：Tomcat 支持使用 NIO 技术进行网络通信，可以实现非阻塞 IO，从而更好地处理高并发请求。在 NIO 模式下，Tomcat 使用少量的线程来处理大量的请求，避免了传统模式下每个连接都需要一个线程的问题。
3. 缓存机制：Tomcat 提供了缓存机制，可以将常用的资源缓存在内存中，减少了磁盘 I/O 操作，从而提高了并发处理能力。
4. 异步处理：Tomcat 支持异步 Servlet 和异步 IO，在处理大量请求时能够更高效地处理请求。异步 Servlet 可以让 Servlet 的处理线程在返回响应之前释放，从而让 Tomcat 更快地处理下一个请求，而异步 IO 则可以让 Tomcat 在等待数据到达时不会被阻塞，从而更好地处理高并发请求。
5. 负载均衡机制：Tomcat 支持负载均衡机制，可以将负载均衡到多个 Tomcat 服务器上，从而分担每个服务器的并发请求压力，提高整个系统的处理能力。

综上所述，Tomcat 通过多种技术手段来提高处理并发请求的能力，可以满足大规模应用程序的需求。

异步 Servlet 是什么

异步 Servlet 是指在处理 Servlet 请求时，Servlet 容器可以让请求线程在响应之前立即返回，然后通过回调机制等方式通知应用程序响应已经准备好了。这种方式相比传统的同步 Servlet 处理方式，可以更好地处理长时间运行的任务和高并发请求。

具体来说，异步 Servlet 的处理流程如下：

1. 当一个请求到达 Servlet 容器时，容器会创建一个请求对象和一个响应对象。
2. 如果该请求被标记为异步请求，则容器会将该请求挂起，并把请求对象和响应对象交给一个独立的线程来处理。
3. 在独立的线程中，应用程序可以执行一些长时间运行的操作，比如发送网络请求、读取大文件等。
4. 当响应准备好时，应用程序可以调用响应对象的 complete() 方法，表示异步请求已经完成。
5. 此时，Servlet 容器会将响应返回给客户端，请求线程不再阻塞，可以处理其他请求。

使用异步 Servlet 可以提高服务器的并发能力，从而更好地处理高并发请求。同时，它还可以用于处理需要长时间运行的任务，比如批量数据导入、大文件上传等。

需要注意的是，在使用异步 Servlet 时，应用程序需要负责控制线程的数量和生命周期，避免线程泄漏和资源浪费。

子线程怎么把处理的结果返回主线程

在多线程编程中，子线程和主线程是并行执行的，因此如果需要将子线程的处理结果返回给主线程，可以通过以下方法实现：

1. 使用共享内存：可以在主线程和子线程之间建立一个共享内存区域，让子线程将处理结果写入该区域，主线程再从该区域读取结果。
2. 使用队列：主线程可以创建一个队列，将需要进行处理的数据放入队列中，子线程从队列中获取数据进行处理，并将处理结果再放回队列中，主线程再从队列中获取结果。
3. 使用回调函数：在主线程中定义一个回调函数，子线程在处理完数据后调用该函数，将处理结果作为参数传递给主线程。
4. 使用信号量：可以使用信号量来同步主线程和子线程，在子线程完成处理后发送一个信号量通知主线程，主线程再从共享内存或者其他方式获取结果。

无论使用哪种方法，都需要注意线程安全问题，保证多个线程对共享资源的访问不会出现竞争和冲突。

springboot网络请求中子线程怎么把处理结果返回主线程

在 Spring Boot 中，可以使用 CompletableFuture 来进行异步编程，实现子线程将处理结果返回给主线程的功能。具体实现方法如下：

1. 创建 CompletableFuture 对象，使用 supplyAsync() 方法来执行异步操作，并返回一个 CompletableFuture 对象。
2. 在 supplyAsync() 方法中传入需要执行的操作，比如发送网络请求等操作。
3. 可以在 thenApply() 方法中对操作结果进行转换和处理，然后返回一个新的 CompletableFuture 对象。
4. 最后通过 join() 方法获取最终的处理结果。

以下是示例代码：

javaCopy CodeCompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 执行异步操作，比如发送网络请求等操作
    return doSomething();
}).thenApply(result -> {
    // 对操作结果进行转换和处理
    return processData(result);
});

// 获取最终的处理结果
String result = future.join();

在上述代码中，supplyAsync() 方法执行了一个异步操作，并返回一个 CompletableFuture 对象。接着在 thenApply() 方法中对操作结果进行转换和处理，并返回一个新的 CompletableFuture 对象。最后，通过 join() 方法获取最终的处理结果。

需要注意的是，如果在子线程中发生异常，可以使用 exceptionally() 方法来处理异常情况，比如返回一个默认值。

参考链接：
https://blog.csdn.net/qq_53318060/article/details/129782017
https://blog.csdn.net/niceyoo/article/details/109954382