常见面试题六--你是否经常用连接池?请说明其含义、作用和工作过程?

本文介绍了数据库连接池的核心概念及其在提高应用性能方面的作用。详细解释了连接池的工作原理,包括连接的创建、分配和回收过程,并说明了如何通过配置文件调整连接池参数以适应不同应用场景。

问题:你是否经常用连接池?请说明其含义、作用和工作过程?

回答:

连接池的核心思想是连接的复用。通过建立一个连接池,可以避免数据库连接对象频繁简历和销毁所带来的性能开销。连接池在刚创建时,会一次性的生成多个连接,放置在连接池当中,当应用程序需要访问数据库时,就会从连接池当中取得连接对象,而不是新生成连接对象,应用程序对数据库的访问结束时,再将连接对象返还到连接池当中,而不是将连接对象销毁。如果应用程序的并发量大,需要使用的链接对象超过了连接池刚创建时的对象个数,这时就会创建新的连接对象。但是连接池通常都会配置最大连接数,当创建的连接总数超过了达到最大连接数时,就不会再创建新的连接对象了。如果连接池当中的数量大于初始创建的连接数,并且有空闲的连接,那么这些空闲连接在闲置一段时间之后就会被销毁。初始创建的连接数量,最大连接数和连接空闲的时间都可以通过配置文件来指定。在hibernate和Spring当中都可以配置连接池,我最常用的连接池是DBCP和C3P0。

### 1. 简述什么是Tomcat? Tomcat 是一个开源的、轻量级的 Servlet 容器,也是一个 Web 服务器,常用于运行 Java Web 应用程序。它实现了 Servlet JSP 规范,能够处理客户端的 HTTP 求,将求分发到对应的 Servlet 进行处理,并将处理结果返回给客户端。 ### 2. Tomcat的缺省端口是多少,怎么修改? Tomcat 的缺省端口是 8080。修改方法是找到 Tomcat 安装目录下的 `conf/server.xml` 文件,找到如下配置: ```xml <Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" connectionTimeout="20000" redirectPort="8443" /> ``` 将 `port` 属性的值修改为想要的端口号,保存文件后重启 Tomcat 即可生效[^1]。 ### 3. 简述Tomcat 目录结构及作用 - `bin`:存放启动关闭 Tomcat 的脚本文件,如 `startup.bat`(Windows) `startup.sh`(Linux)等。 - `conf`:存放 Tomcat 的配置文件,如 `server.xml`(主配置文件)、`web.xml`(全局 Web 应用配置文件)等。 - `lib`:存放 Tomcat 运行所需的库文件(JAR 文件)。 - `logs`:存放 Tomcat 的日志文件,如访问日志、错误日志等。 - `temp`:存放 Tomcat 运行时产生的临时文件。 - `webapps`:默认的 Web 应用部署目录,将开发好的 Web 应用放到此目录下,Tomcat 会自动部署。 - `work`:存放 JSP 编译后生成的 Servlet 类文件。 ### 4. 简述Tomcat有几种部署方式? - **直接拷贝部署**:将 Web 应用的文件目录直接拷贝到 `webapps` 目录下,Tomcat 会自动部署。 - **WAR 文件部署**:将 Web 应用打包成 WAR 文件,放到 `webapps` 目录下,Tomcat 会自动解压并部署。 - **配置文件部署**:在 `conf/server.xml` 或 `conf/Catalina/localhost` 下的 XML 文件中配置 Web 应用的部署信息。 ### 5. 简述Tomcat容器是如何创建servlet类实例? 当客户端求访问一个 Servlet 时,Tomcat 会检查该 Servlet 是否已经被实例化。如果没有,Tomcat 会使用 Java 的反射机制,通过 `Class.forName()` 方法加载 Servlet 类,然后调用其无参构造函数创建 Servlet 实例。之后会调用 `init()` 方法进行初始化,接着调用 `service()` 方法处理求,最后在 Servlet 生命周期结束时调用 `destroy()` 方法销毁实例。 ### 6. Tomcat有哪几种Connector运行模式? Tomcat 支持多种 Connector 运行模式,主要包括: - **BIO(Blocking I/O)**:传统的阻塞式 I/O 模式,每个求都会创建一个新的线程来处理,在高并发场景下性能较差。 - **NIO(Non-blocking I/O)**:非阻塞式 I/O 模式,使用单线程或少量线程处理多个连接,通过选择器(Selector)来监听多个通道的事件,提高了并发处理能力。 - **NIO.2(AIO,Asynchronous I/O)**:异步 I/O 模式,基于事件驱动,在 I/O 操作完成时会回调通知应用程序,进一步提高了性能。 - **APR(Apache Portable Runtime)**:基于 Apache 可移植运行时库,使用本地库来实现高性能的 I/O 操作,适合高并发场景[^2]。 ### 7. 简述Servlet的生命周期? Servlet 的生命周期包括以下几个阶段: - **加载实例化**:当客户端第一次求访问 Servlet 时,Servlet 容器(如 Tomcat)会加载 Servlet 类并创建其实例。 - **初始化**:调用 Servlet 的 `init()` 方法进行初始化,该方法在 Servlet 实例化后只执行一次。 - **服务**:每次有客户端求时,Servlet 容器会调用 Servlet 的 `service()` 方法处理求。`service()` 方法会根据求的类型(如 GET、POST 等)调用相应的 `doGet()` 或 `doPost()` 等方法。 - **销毁**:当 Servlet 容器关闭或 Servlet 实例需要被销毁时,会调用 Servlet 的 `destroy()` 方法,释放资源。 ### 8. 简述Tomcat 优化方案归纳 - **内存优化**:调整 JVM 堆内存大小,如修改 `CATALINA_OPTS` 环境变量,设置 `-Xms`(初始堆大小) `-Xmx`(最大堆大小)。 - **线程池优化**:调整 `Connector` 中的线程池参数,如 `maxThreads`(最大线程数)、`minSpareThreads`(最小空闲线程数)等。 - **I/O 模式优化**:根据应用场景选择合适的 I/O 模式,如 NIO 或 APR。 - **压缩配置**:开启 HTTP 压缩,减少数据传输量,提高响应速度。 - **禁用不必要的组件**:移除不需要的 Web 应用 Servlet,减少资源占用。 ### 9. 如何监视Tomcat的内存使用情况 - **使用 JDK 自带工具**:如 `jstat` 可以查看 JVM 的内存使用统计信息,`jvisualvm` 可以直观地监控 JVM 的内存、线程等情况。 - **使用 Tomcat 自带的管理界面**:通过配置 `conf/tomcat-users.xml` 文件,开启管理界面,在浏览器中访问相应的 URL 查看 Tomcat 的运行状态。 - **使用第三方监控工具**:如 New Relic、Prometheus 等,可以实时监控 Tomcat 的性能指标。 ### 10. 简述Tomcat工作模式? Tomcat 支持多种工作模式,主要包括 BIO(Blocking I/O)、NIO(Non-blocking I/O)、NIO.2 以及 AJP(Apache JServ Protocol) APR(Apache Portable Runtime)。BIO 是传统的阻塞式 I/O 模式,每个求对应一个线程;NIO 是非阻塞式 I/O 模式,通过选择器监听多个通道的事件;NIO.2 是异步 I/O 模式;AJP 用于 Tomcat 与 Apache 等 Web 服务器之间的通信;APR 基于本地库实现高性能的 I/O 操作[^2]。 ### 11. Tomcat中使用的连接器是什么? Tomcat 中使用的连接器主要是 `Connector`,它负责接收客户端的求并将其转发给 Tomcat 的处理引擎。常见的 `Connector` 有 HTTP 连接器(处理 HTTP 求) AJP 连接器(用于与 Apache 等服务器通信)。 ### 12. 阐述Catalina的配置文件有哪些? - `server.xml`:Tomcat 的主配置文件,定义了服务器的整体结构,包括 `Service`、`Connector`、`Engine`、`Host` 等组件的配置。 - `web.xml`:全局的 Web 应用配置文件,定义了 Servlet、过滤器、监听器等的默认配置。 - `context.xml`:用于配置 Web 应用的上下文信息,如资源链接、会话超时时间等。 - `tomcat-users.xml`:用于配置 Tomcat 的用户角色信息,用于管理界面的访问控制。 ### 13. 简述如何使用WAR文件部署web应用程序? 将开发好的 Web 应用打包成 WAR 文件,然后将 WAR 文件拷贝到 Tomcat 的 `webapps` 目录下。Tomcat 会自动检测到 WAR 文件,并将其解压部署。部署完成后,在浏览器中访问 `http://localhost:8080/应用名` 即可访问该 Web 应用。 ### 14. 解释什么是Tomcat Valve? Tomcat Valve 是 Tomcat 中的一个组件,用于在求处理的过程中插入额外的处理逻辑。它可以在求进入容器之前或离开容器之后执行一些操作,如日志记录、访问控制、求过滤等。Valve 可以在 `Engine`、`Host` 或 `Context` 级别配置,形成一个处理链,依次对求进行处理。 ### 15. 什么是Tomcat Coyote Tomcat Coyote 是 Tomcat 的连接器框架,负责处理客户端的响应。它提供了多种 I/O 模式(如 BIO、NIO、NIO.2、APR)的实现,使得 Tomcat 可以根据不同的应用场景选择合适的 I/O 方式。Coyote 还负责将求解析为 Servlet 能够处理的格式,并将 Servlet 的响应返回给客户端。 ### 16. 简述什么是Tomcat Jasper? Tomcat Jasper 是 Tomcat 中的 JSP 引擎,负责将 JSP 文件编译成 Servlet 类文件。当客户端求访问一个 JSP 文件时,Jasper 会检查该 JSP 文件是否已经编译,如果没有,则将其编译成对应的 Servlet 类,然后由 Tomcat 容器加载并执行该 Servlet 来处理求。 ### 17. Webserver Application Server的区别是什么? - **功能侧重点**:Web 服务器主要负责处理 HTTP 求,提供静态资源(如 HTML、CSS、图片等)的服务;应用服务器则侧重于运行管理应用程序,支持 Servlet、JSP 等动态资源的处理,还可以提供事务管理、数据库连接池等企业级服务。 - **应用场景**:Web 服务器适用于提供简单的静态网站服务;应用服务器适用于运行复杂的企业级 Web 应用程序。 - **常见产品**:常见的 Web 服务器有 Apache、Nginx 等;常见的应用服务器有 Tomcat、JBoss、WebLogic 等。 ### 18. 如何在Tomcat集群中实现Session共享 - **粘性会话(Sticky Session)**:通过负载均衡器将同一个客户端的求始终分发到同一个 Tomcat 节点上,保证 Session 的一致性。但这种方式存在单点故障的问题。 - **Session 复制**:在 Tomcat 集群中,每个节点之间会自动复制 Session 信息,当一个节点的 Session 发生变化时,会将变化同步到其他节点。但这种方式会增加网络开销。 - **Session 集中管理**:使用第三方缓存服务器(如 Redis、Memcached)来集中存储 Session 信息,所有 Tomcat 节点都从该缓存服务器中读取写入 Session 数据。这种方式可以避免单点故障网络开销问题。 ### 19. 简述Tomcat一个求的完整过程? 浏览器向 Tomcat 服务器发送求,求首先到达 `Service`,然后通过 `Connector` 接收,接着求被转发到 `Engine`(引擎),`Engine` 根据配置将求分配给相应的 `Host`(主机),`Host` 再将求转发到具体的 Web 应用,Web 应用中的 Servlet 处理求,并将处理结果返回给 Tomcat,最后由 Tomcat 将结果返回给浏览器[^3]。 ### 20. 如何查看Tomcat的session数目 - **通过代码统计**:在 Servlet 中可以通过 `ServletContext` 获取当前 Web 应用的所有 Session,然后统计其数量。 - **使用管理界面**:如果开启了 Tomcat 的管理界面,可以在管理界面中查看当前的 Session 数量。 - **查看日志**:在 Tomcat 的日志文件中,可以查看 Session 创建销毁的记录,通过分析日志来统计 Session 数目。 ### 21. Tomcat主配置文件server.xml的作用? `server.xml` 是 Tomcat 的主配置文件,它定义了 Tomcat 服务器的整体结构各个组件的配置信息,包括 `Service`(服务)、`Connector`(连接器)、`Engine`(引擎)、`Host`(主机)等。通过修改 `server.xml` 文件,可以配置 Tomcat 的端口、I/O 模式、虚拟主机、Web 应用部署等信息。 ### 22. 描述Tomcat的BIO、NIO、AIO模式的特点及适用场景? - **BIO(Blocking I/O)**:特点是每个求都会创建一个新的线程来处理,线程会阻塞直到求处理完成。优点是编程简单,缺点是在高并发场景下会消耗大量的系统资源,性能较差。适用于并发量较小的场景。 - **NIO(Non-blocking I/O)**:特点是使用单线程或少量线程处理多个连接,通过选择器(Selector)来监听多个通道的事件,实现非阻塞 I/O 操作。优点是在高并发场景下性能较好,资源利用率高;缺点是编程复杂度较高。适用于高并发、连接时间短的场景。 - **AIO(Asynchronous I/O)**:特点是基于事件驱动,在 I/O 操作完成时会回调通知应用程序,实现真正的异步 I/O。优点是性能更高,能更好地处理高并发、长连接的场景;缺点是编程复杂度更高,对系统资源要求也较高。适用于高并发、连接时间长的场景。 ### 23. Tomat线程池的作用及优化选项? - **作用**:线程池用于管理复用线程,避免频繁创建销毁线程带来的性能开销。在高并发场景下,线程池可以控制并发线程的数量,防止系统资源耗尽。 - **优化选项**: - `maxThreads`:最大线程数,根据系统的硬件资源应用的并发量合理设置。 - `minSpareThreads`:最小空闲线程数,保证一定数量的空闲线程,提高响应速度。 - `acceptCount`:求队列长度,当线程池中的线程都在忙碌时,新的求会被放入求队列中等待处理。 ### 24. Tomat连接器的作用及优化选项? - **作用**:Tomcat 连接器负责接收客户端的求,并将其转发给 Tomcat 的处理引擎。它支持多种协议(如 HTTP、AJP) I/O 模式(如 BIO、NIO、NIO.2、APR),可以根据不同的应用场景选择合适的配置。 - **优化选项**: - **选择合适的 I/O 模式**:根据应用的并发量性能需求,选择 BIO、NIO、NIO.2 或 APR 模式。 - **调整连接参数**:如 `connectionTimeout`(连接超时时间)、`maxConnections`(最大连接数)等。 - **开启 HTTP 压缩**:通过设置 `compression` 属性开启 HTTP 压缩,减少数据传输量。 ### 25. Tomcat如何实现热部署热加载? - **热部署**:在不停止 Tomcat 服务器的情况下,重新部署 Web 应用。可以通过将新的 WAR 文件拷贝到 `webapps` 目录下,或者在 `conf/server.xml` 中修改 Web 应用的部署信息,Tomcat 会自动检测并重新部署。 - **热加载**:在不停止 Tomcat 服务器的情况下,更新 Web 应用的类文件或资源文件。可以通过设置 `context.xml` 中的 `reloadable` 属性为 `true`,当类文件或资源文件发生变化时,Tomcat 会自动重新加载。 ### 26. Tomcat针对JVM优化参数有哪些及其含义- `-Xms`:初始堆大小,即 JVM 启动时分配的堆内存大小。 - `-Xmx`:最大堆大小,即 JVM 允许使用的最大堆内存大小。通常将 `-Xms` `-Xmx` 设置为相同的值,避免堆内存的动态调整带来的性能开销。 - `-XX:PermSize`(JDK 7 及以前) `-XX:MetaspaceSize`(JDK 8 及以后):永久代(JDK 7 及以前)或元空间(JDK 8 及以后)的初始大小。 - `-XX:MaxPermSize`(JDK 7 及以前) `-XX:MaxMetaspaceSize`(JDK 8 及以后):永久代(JDK 7 及以前)或元空间(JDK 8 及以后)的最大大小。 - `-XX:+UseParallelGC`:使用并行垃圾回收器,提高垃圾回收的效率。 ### 27. Tomat 默认IO模型是什么? 在 Tomcat 7 及以后的版本中,默认的 I/O 模型是 NIO 模式。NIO 模式使用单线程或少量线程处理多个连接,通过选择器(Selector)来监听多个通道的事件,提高了并发处理能力,适合高并发场景[^2]。 ### 28. Tomcat中说明NAT协议的目的? NAT(Network Address Translation,网络地址转换)协议的目的是在私有网络公共网络之间进行地址转换。在 Tomcat 中,如果服务器位于私有网络中,通过 NAT 可以将私有 IP 地址转换为公共 IP 地址,使得外部网络可以访问 Tomcat 服务器。同时,NAT 还可以隐藏内部网络的拓扑结构,提高网络的安全性。 ### 29. 如何添加 JMS 远程监控? - **配置 JMS 资源**:在 `server.xml` 或 `context.xml` 中配置 JMS 资源,包括连接工厂、队列或主题等。 - **配置 JNDI 查找**:在 Web 应用中通过 JNDI(Java Naming and Directory Interface)查找 JMS 资源,实现与 JMS 服务器的连接。 - **添加监控工具**:可以使用第三方监控工具(如 New Relic、Prometheus 等)来监控 JMS 远程连接的状态性能指标。 ### 30. 如何利用Tomcat 在Linux部署项目 - **安装 Tomcat**:下载 Tomcat 压缩包,解压到指定目录。 - **配置环境变量**:编辑 `~/.bashrc` 或 `/etc/profile` 文件,添加 Tomcat 的环境变量 `CATALINA_HOME` `PATH`。 - **部署项目**:
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