【知识总结】Java世界中的服务器之星：Tomcat、Jetty、Undertow 和 Netty 深度解析

博主： Fivk
发布时间：2024 年 11 月 14 日
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分类：知识总结

# 一、引言

在Java Web开发的世界里，服务器是至关重要的基石。对于使用Spring Boot进行开发的项目来说，有几个服务器很值得关注。其中，Tomcat、Jetty和Undertow是Spring Boot内置的服务器，它们为运行Web应用提供了便利。而Netty虽然不是Spring Boot内置的，但它在高性能网络通信场景中与Spring Boot配合得很好。接下来，我们就详细了解一下这些服务器的特点、性能和应用场景。

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# 二、Tomcat服务器

1. 历史与背景
   Tomcat作为Java领域中一款经典的服务器，有着悠久的历史。它是Apache软件基金会的Jakarta项目中的一个核心项目，从诞生起就致力于为Java Web应用提供稳定可靠的运行环境。在Java Web开发的进程中，Tomcat一直占据着重要地位，是许多企业级应用和开源项目的首选服务器之一，对Java Servlet和JSP规范的实现为开发者们所熟知和信赖。
2. **技术架构**
   Tomcat的架构围绕Servlet容器展开。当客户端发起请求时，请求首先到达Tomcat的连接器（Connector），它负责接收和解析请求。之后请求会被传递到容器（Container）部分，容器包括Engine、Host、Context、Wrapper等组件。Engine是整个Catalina Servlet引擎的顶级容器，Host代表虚拟主机，Context表示一个Web应用，Wrapper则对应一个Servlet。这种分层架构使得Tomcat能够高效地处理和分发请求，每个组件各司其职，保证了请求处理的有序性和准确性。
3. **性能特点**
   在性能方面，Tomcat表现出色。它拥有成熟的线程模型，能够有效地处理大量并发请求。对于一般规模的Web应用，Tomcat可以稳定地提供服务。在处理静态资源和简单的动态Web页面时，其性能也能满足需求。同时，它可以通过调整线程池大小、连接超时等参数来优化性能，以适应不同的应用场景和负载情况。
4. **配置与使用**
   在Spring Boot中，Tomcat是默认的内嵌服务器。开发人员可以在`application.properties`或`application.yml`等配置文件中轻松地对其进行配置。例如，通过`server.port`属性可以修改Tomcat运行的端口号，默认是8080。如果要调整最大线程数，可以使用`server.tomcat.max - threads`属性。这些简单的配置方式使得开发者能够快速地根据应用需求对Tomcat进行定制化设置。
5. **应用场景案例**
   Tomcat适用于多种应用场景。在传统的企业级Web应用开发中，它广泛用于处理业务逻辑复杂的系统，如企业资源规划（ERP）系统、客户关系管理（CRM）系统等。同时，对于简单的RESTful API服务，Tomcat也能很好地胜任，能够稳定地接收和处理客户端的请求，为后端服务提供可靠的支持。

# 三、Jetty服务器

1. **概述**
   Jetty是一款开源的、轻量级的Java Servlet容器，在Java Web开发领域具有独特的地位。它以其简洁的设计和高效的性能受到开发者的喜爱，旨在为开发者提供一个易于嵌入和使用的Web服务器解决方案。
2. **独特设计**
   Jetty的架构设计具有鲜明的特点。其轻量级的特性源于它的简约结构，核心组件紧凑且高效。它的启动速度极快，这得益于其优化的初始化流程。在可扩展性方面表现优异，例如通过模块化的设计，能够轻松添加对WebSocket等新特性的支持。这种设计使得Jetty可以根据应用的具体需求灵活地扩展功能，而不会带来过多的负担。
3. **性能分析**
   Jetty在性能上有独特优势。与其他服务器相比，在开发和测试阶段，它的快速启动特性尤为突出。这大大减少了开发者等待服务器启动的时间，提高了开发效率。在处理小型到中型规模的Web应用时，Jetty的性能表现稳定，资源占用相对较少，能在有限的资源条件下高效运行。
4. **与Spring Boot集成**
   在Spring Boot项目中，切换到Jetty非常便捷。只需在项目的依赖配置中排除Tomcat依赖，并添加Jetty相关的依赖即可。Spring Boot对Jetty的集成度很高，开发者可以像使用Tomcat一样，通过配置文件对Jetty进行一些参数的调整，如端口号、连接参数等。
5. **应用示例**
   Jetty特别适合敏捷开发中的小型Web项目。在这种场景下，开发周期短、迭代快，Jetty的快速启动和轻量级特点能让开发者迅速看到代码修改后的效果。对于一些需要实现实时通信功能的小型应用，如简单的在线协作工具或实时数据展示应用，Jetty对WebSocket的良好支持可以方便地实现服务器与客户端之间的即时交互。

# 四、Undertow服务器

1. **简介与核心技术**
   Undertow是一款高性能、轻量级的Web服务器，在现代Java Web开发中占据重要地位。它采用了非阻塞I/O和事件驱动的先进架构。这种架构使得Undertow在处理请求时能够充分利用系统资源，不会因为大量并发请求而阻塞线程，从而实现高效的请求处理。
2. **高性能特性**
   Undertow在高性能方面表现卓越。在高并发场景下，其非阻塞I/O模型展现出巨大优势。它可以同时处理大量连接，而不会像传统的阻塞式服务器那样因等待I/O操作完成而浪费资源。相比其他服务器，在相同硬件条件下，Undertow能够承载更高的请求负载，并且响应速度更快。它在资源利用效率上也表现出色，能够以较低的内存和CPU占用率处理大量请求。
3. **协议支持**
   Undertow对多种协议有着出色的支持。对于HTTP/1.1，它能够完美兼容并高效处理相关请求。在HTTP/2协议上，充分利用其新特性，如多路复用、头部压缩等，进一步提升性能。对于WebSocket协议，Undertow也提供了稳定且高效的支持，这使得它在构建实时Web应用方面具有很强的竞争力，比如在实现实时聊天、股票行情推送等应用场景中表现出色。
4. **在Spring Boot中的应用**
   在Spring Boot中使用Undertow也十分方便。开发者可以通过简单的配置将其作为内嵌服务器。在配置文件中，可以对Undertow的一些参数进行设置，比如缓冲区大小、工作线程数量等，以此来优化服务器在特定应用场景下的性能，使Undertow更好地适应不同的业务需求。
5. **应用场景推荐**
   Undertow非常适合高流量的Web应用场景，比如大型电商平台的前端服务器，能够在流量高峰时期稳定处理大量的用户请求。在微服务架构中，作为API网关的服务器也是不错的选择，它可以高效地处理来自不同微服务的请求和响应，保证整个系统的通信流畅。此外，对于对性能要求极高的实时通信应用，Undertow的协议支持和高性能特点能充分满足需求。

# 五、Netty服务器（虽然不是Spring Boot内置，但可一起使用）

1. **基础介绍**
   Netty是一个基于Java NIO的强大客户端 - 服务器框架，在高性能网络编程领域中具有极高的知名度。它为开发者提供了异步、事件驱动的网络应用程序编程接口，这使得开发者能够轻松构建各种复杂的网络协议应用，如HTTP、WebSocket、TCP、UDP等，成为了网络通信基础设施建设的重要工具。
2. **核心功能与原理**
   Netty的核心在于其非阻塞I/O模型和事件驱动机制。以`ServerBootstrap`为例，它是启动Netty服务器的关键引导类。通过它可以配置服务器的多个关键参数，如定义接收新连接的`bossGroup`和处理读写操作的`workerGroup`，这种多线程模型能高效地处理大量并发连接。当客户端连接时，Netty通过事件机制触发一系列操作，如连接建立、数据读取、写入等，并且这些事件可以通过自定义的处理器进行处理，从而实现灵活的业务逻辑。
3. **性能与优势**
   Netty在高性能网络通信方面优势明显。它能够处理海量的并发连接，得益于其高效的非阻塞I/O和优化的线程模型。在处理高负载网络通信时，具有低延迟的特点，数据传输效率高。同时，Netty对内存的使用进行了精心优化，减少了不必要的内存开销，在资源有限的情况下也能稳定运行。
4. **与Spring Boot的结合**
   在Spring Boot项目中使用Netty，首先需要在`pom.xml`文件中引入Netty的相关依赖。然后编写Netty服务端代码，在服务端启动类中配置`ServerBootstrap`，包括设置线程组、指定通道类型等。此外，在通道初始化时，可以添加自定义的处理器来处理客户端发送的数据。可以在Spring Boot的主启动类或者通过`@PostConstruct`注解的方法启动Netty服务，实现与Spring Boot应用的协同工作。
5. **应用场景分析**
   Netty在分布式系统中应用广泛，例如作为消息中间件的底层通信框架，能够高效地在不同节点间传输消息，保证消息的可靠传递。在构建高性能的RPC框架时，Netty负责处理服务器与客户端之间的网络通信，实现远程方法调用的高效执行。在实时通信领域，如在线游戏服务器、实时音视频通信等场景中，Netty的高性能和对多种协议的支持能力使其成为理想的网络通信解决方案。

# 六、对比与总结

以下是Jetty、Tomcat、Undertow、Netty的对比表格，部分数据来源于一些常见的技术博客测试，但实际性能会因具体应用场景和配置的不同而有所差异：

| 对比项目 | Jetty                                                                           | Tomcat                                                                                 | Undertow                                                                                                           | Netty                                                                                                                                      |
| ---------- | --------------------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| 核心原理 | 基于Servlet容器                                                                 | 基于Servlet容器                                                                        | 基于NIO框架                                                                                                        | 基于NIO框架                                                                                                                                |
| 运行环境 | Java Servlet API                                                                | Java Servlet API                                                                       | Java NIO                                                                                                           | Java NIO                                                                                                                                   |
| 运行方式 | 同步阻塞（支持多种协议如SSL、AJP、HTTP/2等）                                    | 从6.x版本开始支持NIO模式，后续有ARP模式等                                              | 同步非阻塞                                                                                                         | 同步非阻塞                                                                                                                                 |
| 擅长场景 | 轻量级的嵌入式应用程序和开发环境；快速启动和低内存消耗的应用程序                | 传统的Java Servlet和JSP应用程序；适合中小规模的Web应用程序，特别是传统的企业级应用程序 | 处理高并发的负载和大量连接；适用于需要高性能和低资源消耗的Web应用程序，如实时通信、聊天应用程序或需要快速响应的API | 构建高性能的自定义网络应用程序；适合处理大规模并发连接和高吞吐量的场景，如高性能的代理服务器、实时通信服务器或需要自定义网络协议的应用程序 |
| 优势     | 高性能，简单易用的API，支持多种协议，支持OSGi框架，有完善的文档和强大的插件系统 | 稳定可靠，广泛使用，支持标准的Java Web技术栈，有大量的文档和社区支持                   | 性能高，支持Servlet4.0和Web Socket，内嵌式，灵活性高，轻量级                                                       | 灵活的编程接口，可快速构建可扩展的协议服务器和客户端程序，支持多种网络协议，提供可靠的网络服务，支持高并发连接，拥有可插拔的编解码器       |
| 劣势     | 不支持JSP和Servlet 2.5以下的版本，不能支持EJB组件，不支持重新加载Web应用程序    | 在高并发场景下性能相对较弱（相较于Undertow等），占用资源相对较多                       | 对一些复杂的企业级应用场景可能需要更多的配置和调试                                                                 | 不支持JSP和Servlet，不支持EJB，不支持重新加载Web应用程序                                                                                   |

通过以下性能测试数据对比（测试环境不同可能结果有偏差）：

|  服务器  | 100线程循环1000次请求（模拟10万请求）吞吐量平均值 | 1000线程循环100次请求（模拟10万请求）吞吐量平均值 |
| :--------: | :-------------------------------------------------: | :-------------------------------------------------: |
|  Tomcat  |                   约每秒1369.2                   |                   约每秒1136.0                   |
|  Jetty  |                     约1394.5                     |                     约1211.6                     |
| Undertow |                   约每秒1540.3                   |                     约1428.7                     |

综合来看，选择服务器需根据具体应用场景和需求。如果是传统企业级应用，Tomcat是可靠选择；需要快速启动和轻量级服务器可考虑Jetty；高并发和高性能要求的Web应用Undertow更合适；对于构建自定义高性能网络应用程序，Netty则是首选。在实际应用中，建议针对具体项目进行测试和优化。

参考文献：

1. [Netty和Tomcat的区别和性能对比_netty和tomcat 的性能-CSDN博客](https://blog.csdn.net/weixin_42354735/article/details/10948791)
2. [Jetty、Netty、Tomcat、Undertow-阿里云开发者社区](http://developer.aliyun.com/article/1267155)
3. [Java REST API Benchmark: Tomcat vs Jetty vs Grizzly vs Undertow - Abobos Software](https://abobos.com/2016/01/06/java-rest-api-benchmark-tomcat-vs-jetty-vs-grizzly-vs-undertow/)
4. [服务器部署 配置jetty运行参数_Undertow,Tomcat和Jetty服务器配置详解与性能测试-CSDN博客](https://blog.csdn.net/weixin_35997133/article/details/111966689)
5. [Jetty、Tomcat、Netty、Undertow_CSDN博客](https://blog.csdn.net/qq_45920123/article/details/131590090)

最后修改：2024 年 11 月 14 日

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【知识总结】Java世界中的服务器之星：Tomcat、Jetty、Undertow 和 Netty 深度解析

Fivk • 2024 年 11 月 14 日

# 一、引言

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# 二、Tomcat服务器

# 三、Jetty服务器

# 四、Undertow服务器

# 五、Netty服务器（虽然不是Spring Boot内置，但可一起使用）

# 六、对比与总结

以下是Jetty、Tomcat、Undertow、Netty的对比表格，部分数据来源于一些常见的技术博客测试，但实际性能会因具体应用场景和配置的不同而有所差异：

通过以下性能测试数据对比（测试环境不同可能结果有偏差）：

参考文献：

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