科普文：Java web应用性能分析之【源码解读SpringBoot如何默认支持这三款内嵌服务器：Tomcat 、 Jetty 、 Undertow 】

概叙

科普文：SpringBoot项目禁用Tomcat，并用Undertow替换_springboot tomcat 禁用jsp-CSDN博客

科普文：Java web应用性能分析之【Spring Boot内嵌服务器选型：Tomcat vs Jetty vs Undertow 】-CSDN博客

在 Java web应用领域，SpringBoot 以其“开箱即用”的特性成为开发者的首选。

SpringBoot 作为当前最流行的 Java Web 开发框架，极大地降低了开发者的配置复杂度，使得开发人员可以迅速搭建一个完整的 Web 服务。在 Web 项目中，容器是至关重要的组件，因为它负责处理 HTTP 请求，并提供运行环境。

Tomcat 作为 Spring Boot 默认的嵌入式服务器，支持 Servlet 和 JSP，具有完整的 Web 服务器功能，并且包含 Tomcat 管理平台、安全控制和过滤机制。然而，随着高并发业务需求的增长，Tomcat 在性能和资源消耗方面暴露出一定的局限性，如今很多应用选择 Undertow 作为更优的替代方案。

Undertow 是由 Red Hat 开发的高性能 Web 服务器，完全采用 Java 编写，支持阻塞和非阻塞 IO，并且能够无缝嵌入到 Java 应用程序中。此外，Undertow 还原生支持 Servlet 和 WebSocket，使其在高并发场景下表现卓越。

为何替代Tomcat选择 Undertow ？

对于普通 Web 应用，Tomcat 依然是一个不错的选择，但如果你的系统需要应对高并发请求，或者希望在微服务架构下提升整体性能，那么 Undertow 无疑是一个更优的选择。

随着业务需求的增长和流量的激增，Tomcat 在高并发场景下的性能瓶颈逐渐显现，主要体现在以下几个方面：

线程模型的局限性 Tomcat 采用基于线程池的阻塞 I/O 模型，每个请求都会分配一个独立的线程来处理。这种方式在低并发场景下表现良好，但当请求量激增时，大量线程的创建和切换会导致 CPU 资源被大量消耗，线程上下文切换开销大，容易引发性能下降甚至 OOM（内存溢出）问题。

高并发下吞吐量有限在压力测试中，Tomcat 的 QPS（每秒查询数）在并发数提升后增速明显放缓，甚至会因线程池饱和而导致请求阻塞或超时。由于 Tomcat 依赖于同步阻塞的 Servlet API，在高并发环境下无法充分利用现代 CPU 多核架构的能力。

响应时间较长由于 Tomcat 采用同步阻塞 I/O，在请求处理时，如果某个请求需要访问数据库或外部 API，线程会一直处于等待状态，直到请求完成后才释放。这导致 Tomcat 在高并发时容易出现响应延迟，影响用户体验。

资源消耗较大 Tomcat 需要维护大量的线程，每个线程都会消耗一定的内存，导致整体系统资源占用较高。在 JVM 堆内存较小的情况下，大量的线程开销会进一步降低系统稳定性。

连接管理能力不足 Tomcat 默认使用短连接（HTTP 1.1 的 Keep-Alive 需要手动优化），在高并发环境下，短连接的频繁创建和关闭会导致额外的 TCP 握手和挥手开销，从而影响系统吞吐量。而 Undertow 采用持久连接，可以更高效地管理长连接，提高并发能力。

Tomcat vs Undertow 对比分析

性能对比

Tomcat 是 Apache 基金会旗下的轻量级 Servlet 容器，适用于一般 Web 应用。然而，在高并发场景下，Tomcat 处理请求的吞吐量相对较低。相比之下，Undertow 采用更高效的 IO 处理模型，使其在大规模请求下表现更优。

并发吞吐能力

在相同硬件环境下，我们对 Tomcat 和 Undertow 进行了并发测试，得出的 QPS（每秒请求数）如下：

Tomcat并发请求数较大时，QPS 明显下降，吞吐量受限。
Undertow默认使用持久连接，在高并发下吞吐量表现更优。

内存占用

内存管理方面，Tomcat 由于线程模型相对传统，在大量请求下容易导致内存消耗较高。而 Undertow 采用异步非阻塞架构，能够更高效地利用系统资源，减少内存开销。

Spring Boot源码分析

Spring Boot 2.6 通过 EmbeddedServletContainerAutoConfiguration（实际为 ServletWebServerFactoryAutoConfiguration）实现嵌入式容器的自动化配置，结合条件注解和 spring.factories 机制动态适配上下文环境‌。

启动时根据依赖和配置参数选择容器类型，最终通过 SpringApplication.run() 的刷新流程完成上下文初始化与服务暴露‌。

一、Spring Boot上下文环境初始化流程

‌SpringApplication 对象构造阶段‌

通过 SpringApplication.run() 方法启动时，首先根据 WebApplicationType.deduceFromClasspath() 判断应用类型（Servlet、Reactive 或 None），决定是否创建 Web 上下文环境‌。
加载 META-INF/spring.factories 中的自动配置类，包括 EmbeddedServletContainerAutoConfiguration（实际对应 ServletWebServerFactoryAutoConfiguration）‌。

‌自动配置触发‌

在 run() 方法执行过程中，SpringApplication 调用 refreshContext() 刷新上下文，触发 EmbeddedServletContainerAutoConfiguration 的加载‌。
该配置类通过条件注解 @ConditionalOnClass 和 @ConditionalOnWebApplication 确保仅在 Servlet Web 环境下生效，并自动装配 ServletWebServerFactory 实例（如 Tomcat、Undertow 等）‌。

二、EmbeddedServletContainerAutoConfiguration 的核心作用

‌嵌入式容器工厂选择‌

根据类路径中存在的依赖库（如 tomcat-embedded-core 或 undertow-core），自动选择对应的 ServletWebServerFactory 实现类‌。
例如，若存在 Tomcat 依赖，则创建 TomcatServletWebServerFactory 实例，初始化内嵌 Tomcat 容器‌。

‌端口与参数配置‌

通过 ServerProperties 类读取 server.port、server.servlet.context-path 等配置参数，动态设置容器的监听端口和上下文路径‌。
若未显式配置端口，则使用默认值（如 Tomcat 默认 8080）‌。

ServletWebServerFactoryAutoConfiguration 源码解析

Spring Boot 2.6 中 ServletWebServerFactoryAutoConfiguration 源码解析：

ServletWebServerFactoryAutoConfiguration 是 Spring Boot 2.6 中嵌入式 Web 容器的核心自动配置类，通过条件注解动态选择容器类型，并绑定 server.* 参数实现灵活配置‌。

其设计体现了 Spring Boot “约定优于配置”的核心思想，同时兼顾扩展性和性能优化需求‌。

2.1 核心作用与配置触发机制

ServletWebServerFactoryAutoConfiguration 是 Spring Boot 嵌入式 Web 容器自动配置的核心类，通过条件注解实现容器工厂的动态选择‌。其核心流程包括：

‌条件化触发‌：

通过 @ConditionalOnWebApplication 确保仅在 Servlet Web 环境下生效‌。
@ConditionalOnClass 检测类路径中是否存在 Servlet 和 ServletWebServerFactory 类，确认当前环境支持 Servlet 容器‌。

‌容器工厂选择‌：根据依赖库（如 tomcat-embedded-core、undertow-core）动态创建对应的 ServletWebServerFactory 实现类（如 TomcatServletWebServerFactory、UndertowServletWebServerFactory）‌。

2.2 容器工厂的创建与属性绑定

‌工厂 Bean 定义‌：

通过内部静态类 EmbeddedTomcat、EmbeddedJetty、EmbeddedUndertow 定义条件化工厂 Bean‌。例如： @ConditionalOnClass({ Servlet.class, Tomcat.class, UpgradeProtocol.class })
@ConditionalOnMissingBean(value = ServletWebServerFactory.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
static class EmbeddedTomcat {
@Bean
TomcatServletWebServerFactory tomcatServletWebServerFactory(…) { … }
}
@ConditionalOnMissingBean 确保用户未自定义 ServletWebServerFactory 实现时才会生效‌。

‌属性配置绑定‌：通过 ServerProperties 类绑定 server.* 配置（如端口、上下文路径），并在工厂初始化时注入参数‌。例如：

@Bean
public ServletWebServerFactoryCustomizer servletWebServerFactoryCustomizer(
ServerProperties serverProperties) {
return new ServletWebServerFactoryCustomizer(serverProperties);
}

2.3 自动配置的触发时机与流程

‌启动阶段触发‌：

在 SpringApplication.run() 的 refreshContext() 阶段，通过 @EnableAutoConfiguration 触发自动配置类加载‌。
META-INF/spring.factories 中声明了 ServletWebServerFactoryAutoConfiguration，由 AutoConfigurationImportSelector 筛选并加载‌。

‌容器初始化流程‌：

在 onRefresh() 生命周期中调用 createWebServer()，利用已创建的 ServletWebServerFactory 实例启动嵌入式容器（如 Tomcat）‌。
最终通过 finishRefresh() 完成容器启动，对外提供服务‌。

2.4 关键设计思想

‌条件化配置‌：通过组合 @ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingBean 等注解，实现“按需加载”，避免冗余配置‌。

‌扩展性与灵活性‌：

用户可通过排除默认依赖并添加其他容器库（如 Undertow）无缝切换 Web 服务器‌。
支持自定义 ServletWebServerFactory 实现，覆盖默认行为‌。

三、配置加载与上下文环境适配

‌条件化配置加载‌

@EnableAutoConfiguration 注解触发自动配置机制，加载 spring-boot-autoconfigure 模块中的预定义配置类‌。
通过 @Import 导入 AutoConfigurationImportSelector，筛选并激活符合条件的配置类（如 ServletWebServerFactoryAutoConfiguration）‌。

‌容器上下文环境准备‌

在 onRefresh() 生命周期阶段，调用 createWebServer() 方法创建嵌入式容器实例，并绑定到 Spring 上下文中‌。
最终通过 finishRefresh() 完成容器启动，对外提供 HTTP 服务‌。

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