Tomcat 緩存優化：讓你的網站高速運行

一、什麼是 Tomcat 緩存優化

Tomcat 緩存優化是指通過一系列手段，使 Tomcat 在運行時可以更高效地利用緩存，從而提高網站的響應速度和穩定性。

Tomcat 是一個常用的 Java Web 應用伺服器，因為 Java 的編譯方式和運行時特性，Tomcat 在運行時需要載入很多類和資源文件，在高並發的場景下會出現一些性能問題。優化 Tomcat 緩存可以有效地避免這些問題。

Tomcat 緩存優化主要包括以下幾個方面：

• 靜態資源緩存：對於不變的靜態資源，可以緩存起來，避免重複載入。
• 頁面緩存：對於動態生成的頁面，可以將其緩存起來，避免重複生成。
• 會話緩存：對於經常被訪問的會話數據，可以將其緩存起來，避免頻繁讀寫資料庫。
• 對象緩存：對於一些常用的對象，可以將其緩存起來，避免重複創建。

二、為什麼需要 Tomcat 緩存優化

Tomcat 緩存優化的主要目的是提高網站的響應速度和穩定性。

在高並發的情況下，如果沒有做好緩存優化，Tomcat 的性能會受到很大影響，導致網站響應變慢、訪問超時、甚至崩潰。

而通過優化 Tomcat 的緩存，可以將這些效果降至最小，讓網站更加快速、流暢，提高用戶體驗，避免因大量並發請求導致的崩潰等問題。

三、靜態資源緩存

靜態資源是指在運行時不會發生改變的資源，例如圖片、CSS、JavaScript 等。對於這些靜態資源，我們可以先將其緩存到本地，以避免在每次請求時都去伺服器上讀取。

Tomcat 提供了一個名為 ExpiresFilter 的過濾器，可以實現靜態資源緩存。具體的做法是，在 Tomcat 的 conf 目錄下的 web.xml 文件中添加如下配置：

<filter>
  <filter-name>ExpiresFilter</filter-name>
  <filter-class>org.apache.catalina.filters.ExpiresFilter</filter-class>
  <init-param>
    <param-name>ExpiresByType image</param-name>
    <param-value>access plus 1 year</param-value>
  </init-param>
  <init-param>
    <param-name>ExpiresByType application/javascript</param-name>
    <param-value>access plus 1 year</param-value>
  </init-param>
  <init-param>
    <param-name>ExpiresByType text/css</param-name>
    <param-value>access plus 1 year</param-value>
  </init-param>
</filter>

<filter-mapping>
  <filter-name>ExpiresFilter</filter-name>
  <url-pattern>*.jpg</url-pattern>
  <url-pattern>*.jpeg</url-pattern>
  <url-pattern>*.png</url-pattern>
  <url-pattern>*.gif</url-pattern>
  <url-pattern>*.js</url-pattern>
  <url-pattern>*.css</url-pattern>
</filter-mapping>

以上配置表示將圖片、JavaScript、CSS 等靜態資源緩存 1 年。在 Web 應用程序中，只需要將資源的引用指向正確的 URL 即可，無需考慮其是否已經緩存。

四、頁面緩存

頁面緩存是指對於動態生成的頁面，將其生成的 HTML 代碼緩存起來，以避免每次請求時都重新生成 HTML。

在 Tomcat 中，可以使用 JSP 的 page directive 或 Servlet 的註解來實現頁面緩存。具體的做法是，在 JSP 頁面的第一行或 Servlet 中的註解中添加緩存時間，例如：

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"
    pageEncoding="UTF-8" %>
<%@ page import="java.util.*,com.mycompany.myapp.*" %>
<%@ page cache="true" %>
<!-- 頁面內容 -->

以上代碼表示將該 JSP 頁面緩存，有效期為覆蓋時長（默認為 5 分鐘）。

五、會話緩存

會話緩存是指對於經常被訪問的會話數據，將其緩存起來，以避免頻繁讀寫資料庫。

在 Tomcat 中，可以使用 HttpSessionListener 介面來實現會話緩存。具體的做法是，在 Web 應用程序中創建一個監聽器（Listener），監聽 HttpSession 對象的創建和銷毀事件，將需要緩存的會話數據存入緩存中。例如：

public class MySessionListener implements HttpSessionListener {
  private static Map<String, Object> cache = new HashMap<>();
  private static final int CACHE_EXPIRE_TIME = 10 * 60; // 單位：秒，緩存過期時間為 10 分鐘

  @Override
  public void sessionCreated(HttpSessionEvent se) {
    // HttpSession 創建時觸發，通常不需要任何處理
  }

  @Override
  public void sessionDestroyed(HttpSessionEvent se) {
    HttpSession session = se.getSession();
    String sessionId = session.getId();
    cache.remove(sessionId);
  }

  public static Object get(String key) {
    Object value = cache.get(key);
    if (value == null) {
      return null;
    }

    CacheObject cacheObject = (CacheObject) value;
    long currentTime = System.currentTimeMillis();
    if (currentTime - cacheObject.getCreateTime() > CACHE_EXPIRE_TIME * 1000) {
      cache.remove(key);
      return null;
    }

    return cacheObject.getValue();
  }

  public static void put(String key, Object value) {
    CacheObject cacheObject = new CacheObject(value, System.currentTimeMillis());
    cache.put(key, cacheObject);
  }

  private static class CacheObject {
    private Object value;
    private long createTime;

    public CacheObject(Object value, long createTime) {
      this.value = value;
      this.createTime = createTime;
    }

    public Object getValue() {
      return value;
    }

    public void setValue(Object value) {
      this.value = value;
    }

    public long getCreateTime() {
      return createTime;
    }

    public void setCreateTime(long createTime) {
      this.createTime = createTime;
    }
  }
}

以上代碼表示創建了一個名為 MySessionListener 的監聽器，通過 HashMap 管理緩存，每個 HttpSession 對象的 ID 作為緩存的鍵值。在 get 和 put 方法中，將 HttpSession 對象中需要緩存的數據存儲在 CacheObject 中，並設置其創建時間。當需要訪問 Session 中數據時，先通過鍵值獲取 CacheObject，並判斷其是否過期。如果過期，則將其移除。

六、對象緩存

對象緩存是指對於一些常用的對象，將其緩存起來，避免重複創建。

在 Tomcat 中，可以使用 ServletContextListener 介面來實現對象緩存。具體的做法是，在 Web 應用程序中創建一個監聽器（Listener），監聽 ServletContext 對象的創建和銷毀事件，將需要緩存的對象存入緩存中。例如：

public class MyServletContextListener implements ServletContextListener {
  private static Map<String, Object> cache = new HashMap<>();

  @Override
  public void contextInitialized(ServletContextEvent sce) {
    ServletContext servletContext = sce.getServletContext();
    cache.put("myObject", new MyObject("arg1", "arg2"));
  }

  @Override
  public void contextDestroyed(ServletContextEvent sce) {
    // ServletContext 銷毀時觸發，通常不需要任何處理
  }

  public static Object get(String key) {
    return cache.get(key);
  }

  public static void put(String key, Object value) {
    cache.put(key, value);
  }
}

以上代碼表示創建了一個名為 MyServletContextListener 的監聽器，將一個名為 myObject 的對象存儲在緩存中。在 get 和 put 方法中，直接使用緩存獲取或添加對象。