【网站架构】5分钟了解后端工作原理。为什么Tomcat长时间运行会崩溃？高并发线程池怎么设置？

这一期，我们来聊一聊后端部分的工作原理。后端部分的工作原理与开发语言及使用的框架是相关的， 常用的后端开发语言有Java、PHP、Python、C#、Nodejs、Go等 。我们这里不对比这些开发语言的优劣，因为后端程序是比较特殊的， 后端程序是I/O密集型程序，并没有复杂的计算任务， 后端程序的职责其实是协调其他服务。 如数据库、非关系型数据库、调用第三方服务、文件读写 *** 作等 ，所以不同开发语言的运行性能其实差距并不大， 毕竟数据库阻塞的话，后端程序跑得再快也没用。

后面我们以Java为例介绍后端部分的工作原理， 其他开发语言也可作为参考， 毕竟大体上的工作原理都是一致的 。

下面我们将分2个部分介绍后端程序的工作原理

1、后端部分的运行原理

2、后端程序处理接口请求 

1、后端部分的运行原理

java编写的后端部分有两种结构。

（1）一种是Web应用服务器软件+war包的形式， Web应用服务器软件一般是Tomcat、Jetty、Weblogic等。 这里以Tomcat为例 ，后面用Tomcat+war包代指这类形式 ，这种方式适合于生产环境。

（2）另一种是jar包独立运行， 这种方式适合于开发调试。

Tomcat+war包的工作原理是这样的， Tomcat本身是一个Java程序（实际上只有Catalina部分是Java程序）， 而war包其实只是一堆文件的压缩包（不是一个独立的Java程序） ，包括编译好的.class文件、依赖包、配置文件等 Tomcat运行后，会自动解压缩war包内容，并加载相关文件。 Tomcat加载这些外部文件其实是利用了Java的反射机制， 通过Java工程中的固定类名ServletInitializer加载的（SpringBoot框架）。Tomcat正常加载war包内容后， 当Tomcat接收到请求时，会调用已加载的.class文件中对应的接口函数， 而这个接口函数一般就是我们写的Controller中的函数（SpringBoot框架）。

Tomcat+war包的工作原理是这样的， Tomcat本身是一个Java程序（实际上只有Catalina部分是Java程序）， 而war包其实只是一堆文件的压缩包（不是一个独立的Java程序） ，包括编译好的.class文件、依赖包、配置文件等 Tomcat运行后，会自动解压缩war包内容，并加载相关文件。 Tomcat加载这些外部文件其实是利用了Java的反射机制， 通过Java工程中的固定类名ServletInitializer加载的（SpringBoot框架）。

Tomcat正常加载war包内容后， 当Tomcat接收到请求时，会调用已加载的.class文件中对应的接口函数， 而这个接口函数一般就是我们写的Controller中的函数（SpringBoot框架）。

当多个请求同时来临时 ，Tomcat会启动多个线程同时处理这些请求， 线程启动的上限、超时、最大等待数等配置可以在Tomcat中配置 ，这种同时处理多个请求的场景也就是并发处理 。这里的设置是很重要的，决定着后端的性能， 而且在请求量过大时，也能保证Tomcat正常运行，不至于宕机， 在后续介绍并发调优时，我们会深入讲解。

 Tomcat+war包的工作原理就是这样， 但是我们常常遇到一个问题，当Tomcat长时间运行， 特别是开启了自动解压缩替换war包功能后， 往往Tomcat会因为内存枯竭而崩溃退出 ，这是因为没设置好Tomcat的JVM内存参数 ，才会导致内存枯竭， 内存参数设置在Tomcat中配置即可。

至于另一种jar包独立运行， jar包其实就是一个Java程序， 所以无需依赖Tomcat即可运行 ，它是通过Java工程中的Application类中的main函数启动的（SpringBoot框架）， 其工作原理与Tomcat+war基本相同 ，只是没有加载外部文件的动作 。

2、后端接口处理请求的工作原理

这里我们以Tomcat+war的形式介绍 ，发送一个请求时，至少需要明确URL、请求方式、数据格式、请求数据这四个部分 。发送请求到后端程序，实际是3个步骤 ：

1、客户端先根据URL中的域名（IP）和端口与Tomcat建立连接 。

2、把请求报文发送给Tomcat，请求报文其实就是文本信息，里面记录了URL、请求方式、请求数据等 。

3、Tomcat根据请求报文中的URL路径和请求方式找到对应的war包中的函数，并把请求报文信息（包括请求数据等）转换成对象后作为参数传入。

当后端程序处理完请求后，Tomcat会自动整理返回报文并发送给客户端（实际是Servlet自动处理的） ，返回的报文中的数据部分是war包中的接口函数返回的 ，至于其他部分（如头信息、状态码等）是自动填充的（Servlet自动处理的）。 当然，也可以在Java代码中通HttpServletRequest对象修改的。

 总结

以上就是后端工作原理的全部内容 ，如果观看的小伙伴还有疑问，可以在评论区留言。另外，虽然本期我们只介绍了Java后端的工作原理 ，但是其他语言的工作原理也是雷同的， 因为后端程序是一种特定的软件形态，无论用什么语言开发 其基本的程序骨架都是一样的。