Web容器与Nginx

面试追问地图

主问题	必讲关键点	下一层追问
Servlet 生命周期	init/service/destroy、单例并发	实例字段线程安全、何时初始化
Tomcat 架构	Connector、Engine、Host、Context	请求如何从 Socket 到 Servlet
Tomcat 线程池	线程、连接、accept 队列	参数关系、扩大线程为何更慢
类加载	WebApp 隔离、父加载边界	热部署泄漏、依赖冲突
Nginx 高性能	多进程、事件驱动、多路复用	Worker 数、惊群、阻塞操作
反向代理	路由、TLS、真实 IP	多层代理 Header 信任
负载均衡	算法、健康检查、无状态	粘性会话和扩容问题
502/504	无效响应 vs 上游超时	如何从代理日志定位后端
长连接	两段连接、超时、连接池	TIME_WAIT、连接复用
平滑重载	新旧 Worker 交接	长连接何时退出、配置回滚
Nginx 限流	请求限速、连接限数、并发控制	漏桶 vs 令牌桶、限流与业务隔离

Web 链路题应能完整描述“客户端 → Nginx → Tomcat → Filter → DispatcherServlet → Controller”。

一、Servlet 与 Web 容器

Servlet 的生命周期是什么？

难度 🟡

容器加载 Servlet 类并创建实例。
调用一次 init() 完成初始化。
每个请求调用 service()，再分派到 doGet()、doPost() 等方法。
应用停止或 Servlet 卸载时调用一次 destroy()。

Servlet 通常是单例，多线程共享，因此不要把请求级可变状态保存在实例字段中。

Servlet 容器负责什么？

监听端口和管理连接。
解析 HTTP 请求和生成响应。
管理 Servlet、Filter、Listener 生命周期。
将请求映射到目标 Servlet。
提供 Session、安全、异步请求等规范能力。

Spring MVC 的 DispatcherServlet 本质上也是 Servlet，后续流程见 Spring。

Filter、Servlet、Interceptor 的执行顺序？

客户端
  ↓
Filter Chain
  ↓
DispatcherServlet
  ↓
HandlerInterceptor.preHandle
  ↓
Controller
  ↓
postHandle / afterCompletion
  ↓
Filter 返回链

Filter 位于 Servlet 规范层，Interceptor 位于 Spring MVC 层。

二、Tomcat 架构

Tomcat 的核心组件有哪些？

难度 🔴

Server
 └─ Service
     ├─ Connector
     └─ Engine
         └─ Host
             └─ Context
                 └─ Wrapper

Connector：接收连接、解析协议并生成 Request/Response。
Engine：请求处理引擎。
Host：一个虚拟主机。
Context：一个 Web 应用。
Wrapper：一个 Servlet。

Tomcat Connector 的请求流程？

Socket → Endpoint → Processor → Adapter
→ Container Pipeline → Servlet

Endpoint 管理网络 IO，Processor 解析 HTTP，Adapter 将连接器请求适配到容器请求。

Tomcat 的线程池如何工作？

连接建立后，请求由工作线程处理。重点参数包括：

maxThreads：最大工作线程数。
maxConnections：最大连接数。
acceptCount：工作线程和连接达到上限后的等待队列。
connectionTimeout：连接等待超时。

线程数不是越大越好。大量线程会增加内存、上下文切换，并可能把压力转移到数据库和下游。

Tomcat 出现大量请求排队如何排查？

当前线程数和忙线程数。
accept 队列与连接数。
线程栈是否阻塞在数据库、锁或下游。
数据库和 HTTP 连接池是否耗尽。
请求超时、慢请求和流量变化。

只扩大 maxThreads 可能加剧下游过载。

Tomcat 类加载机制有什么特点？

每个 Web 应用使用独立的 WebAppClassLoader，以实现应用隔离。Web 应用通常优先加载自身类，但 Java 核心类和容器关键类仍由父加载器负责。

常见问题：

同一依赖在容器和应用中存在不同版本。
JDBC Driver、ThreadLocal、线程未释放导致应用重载后 ClassLoader 泄漏。

三、同步与异步请求

Servlet 异步处理解决什么问题？

Servlet 线程可以启动异步上下文并释放容器线程，待异步任务完成后再提交响应。

它适合长轮询或等待异步结果，但不会让业务自动变快。异步任务仍需受控线程池、超时和取消机制。

Spring MVC 与 WebFlux 如何选择？

Spring MVC：Servlet 模型，生态成熟，适合普通阻塞式业务。
WebFlux：响应式非阻塞模型，适合端到端非阻塞、高并发 IO 和流式场景。

如果数据库驱动和下游仍是阻塞式，盲目切换 WebFlux 的收益有限，反而增加调试和上下文传播复杂度。

四、Nginx 基础

Nginx 为什么性能高？

难度 🔴

事件驱动和 IO 多路复用。
Worker 进程处理大量连接。
避免每连接一线程。
高效内存管理和零拷贝能力。
Master/Worker 架构支持平滑重载。

Nginx 擅长网络和代理处理，不适合承载复杂业务逻辑。

正向代理和反向代理的区别？

正向代理代表客户端访问外部服务，服务端通常不知道真实客户端。
反向代理代表服务端集群接收客户端请求，客户端通常不知道真实后端。

Nginx 常用于反向代理、负载均衡、TLS 终止和静态资源服务。

Nginx 的负载均衡算法有哪些？

轮询。
加权轮询。
最少连接。
IP Hash。
一致性哈希等扩展策略。

选择时考虑请求耗时差异、会话状态、扩缩容和热点问题。能无状态化时不要依赖粘性会话。

Nginx 如何传递真实客户端 IP？

代理通常设置：

X-Forwarded-For
X-Real-IP
Forwarded

应用只能信任来自受控代理的这些 Header，否则客户端可以伪造。多层代理需要明确可信代理链。

五、Nginx 故障与调优

502 和 504 有什么区别？

502 Bad Gateway：代理收到无效上游响应，常见于连接拒绝、进程崩溃或协议错误。
504 Gateway Timeout：上游在代理超时时间内未完成响应。

排查要结合 Nginx error log、upstream 地址、连接/读取超时和后端日志。

长连接如何配置和排查？

需要区分：

客户端到 Nginx。
Nginx 到上游服务。

关注 keepalive 超时、最大请求数、上游连接池和双方超时关系。频繁主动断开可能产生大量 TIME_WAIT。

Nginx 如何实现平滑重载？

Master 读取新配置并启动新 Worker；旧 Worker 停止接收新连接，处理完已有请求后退出。

重载前应执行配置检查，避免错误配置导致服务不可用。

Nginx 限流有哪些思路？

按请求速率限流。
按并发连接数限流。
按 IP、用户或业务 Key 分区。
设置突发容量和排队/拒绝策略。

入口限流应与应用、数据库和下游容量匹配，不能只设置一个经验数字。

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