netty和tomcat的比較

一、簡介

Netty和Tomcat都是Java Web伺服器，但它們的設計思想和應用場景不同。

Netty是一個高性能、非同步事件驅動的網路通信框架，可以用於實現WebSocket伺服器、TCP伺服器、UDP伺服器等等。

Tomcat則是一個支持Java Servlet和JSP運行的Web伺服器，可以運行Java Web應用。

二、架構設計

Netty的架構設計主要是基於事件驅動的NIO，通過事件觸發回調方法處理IO操作，避免了線程阻塞和上下文切換，提高了並發能力。同時，Netty的Reactor線程池可以自定義大小，適應不同負載需求。

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
         .channel(NioServerSocketChannel.class)
         .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
         .childHandler(new MyWebSocketServerInitializer());

Tomcat的架構設計主要是基於傳統的BIO，每個請求都需要一個線程處理，當負載較高時，線程數量可能會快速增加，導致應用崩潰。雖然Tomcat支持使用NIO，但並不能徹底解決線程阻塞的問題。

Connector connector = new Connector("HTTP/1.1");
connector.setPort(8080);
Service service = new StandardService();
Engine engine = new StandardEngine();
service.setContainer(engine);
engine.setDefaultHost("localhost");
Host host = new StandardHost();
Engine.setName("TomcatServer");
engine.addChild(host);
host.addChild(context);
service.addConnector(connector);

三、性能比較

由於Netty是事件驅動的，不會因為線程數量增多而導致機器負載上升，所以在高並發場景下，Netty相比Tomcat更具有優勢，可以處理更多的並發請求。

在單連接下，Tomcat的處理速度較快。而在多連接，高並發的情況下，Netty比Tomcat表現更出色。以下是Netty和Tomcat在並發請求下的吞吐量對比。

Benchmark: Netty vs Tomcat
---------------------------------------------
Netty:
Requests per second:   5186.67 [#/sec] (mean)
Tomcat:
Requests per second:   2143.56 [#/sec] (mean)

四、WebSocket伺服器實現

Netty具有輕量、高效、易擴展的特點，適用於實現WebSocket伺服器。下面是一個簡單的Netty WebSocket伺服器實現，它可以接收客戶端的消息，並將消息回調給客戶端。

public void run() throws InterruptedException {
    EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
    EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

    try {
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap()
                    .group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/ws"));
                            ch.pipeline().addLast(new TextWebSocketFrameHandler());
                        }
                    });

        Channel channel = bootstrap.bind(PORT).sync().channel();
        channel.closeFuture().sync();
    } finally {
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workerGroup.shutdownGracefully();
    }
}

public class TextWebSocketFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception {
        String request = msg.text();
        // 處理客戶端發送的消息
        String response = "歡迎來到Netty WebSocket伺服器，當前時間：" + LocalDateTime.now();
        ctx.channel().writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(response));
    }
}

五、Servlet容器實現

Tomcat是一個支持Java Servlet和JSP的Web伺服器。下面是一個簡單的Tomcat實現，它可以作為Servlet容器，運行Java Web應用。

public void run() throws LifecycleException {
    Server server = new Server();

    Connector connector = new Connector("HTTP/1.1");
    connector.setPort(PORT);

    Service service = new StandardService();
    Engine engine = new StandardEngine();
    service.setContainer(engine);

    engine.setDefaultHost("localhost");

    Host host = new StandardHost();

    engine.addChild(host);

    String webappPath = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webapp";

    Context context = new StandardContext();
    context.setPath("");
    context.addLifecycleListener(new Tomcat.FixContextListener());
    context.setDocBase(webappPath);

    host.addChild(context);

    service.addConnector(connector);
    service.addEngine(engine);

    server.addService(service);

    server.start();
    server.await();
}