学习JavaWeb之后，只知道如何部署项目到Tomcat中，而并不了解其内部如何运行，底层原理为何，因此写下此篇博客初步探究一下。学习之前需要知识铺垫已列出：Tomcat目录结构、HTTP协议、IO、网络编程(未完善）
1. Tomcat(正版)
笔者称自己手写的Tomcat为盗版，反之则为正版。在手写简易版Tomcat之前，我们来看看如何使用正版的Tomcat
1.1 创建JavaWeb工程
这里以Myeclipse为例
1.2 新建Servlet
新建MyServlet类继承HttpServlet，重写里面的doPost、doGet方法
public class MyServlet extends HttpServlet {
@Override
public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
resp.getWriter().write("This is serlvet");
}
@Override
public void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
}
}1.3 配置web.xml
写完MyServlet之后要让Tomcat知道他在哪，什么地址映射情况才会启用他
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee
http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_1.xsd" id="WebApp_ID" version="3.1">
<display-name>tomcat</display-name>
<servlet>
<servlet-name>MyServlet</servlet-name>
<servlet-class>com.howl.MyServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>MyServlet</servlet-name>
<url-pattern>/howl</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>1.4 在WebRoot下放入静态资源
这里放出项目的目录结构
1.5 把项目部署到Tomcat(Webapps)
这里使用自带的Tomcat，一键添加部署，再启动（本项目叫tomcat）
1.6 访问
至此我们已经能简单地使用正版Tomcat来访问静态资源、Servlet，那么接下来就开始盗版之旅
2. 手写Tomcat
我们来缕清 浏览器发送请求,然后服务器响应浏览器 到底经历了什么
- 浏览器发出HTTP请求，Tomcat中的Web服务器负责接收解析，并创建请求和响应对象（request、response）
- 若无Servlet映射，则可直接访问解析的资源，把资源封装到response并返回到Web服务器，Web服务器将信息拆解成HTTP响应返回给浏览器显示
- 若有Servlet映射，则去web.xml查询对应的Servlet路径，并将请求、响应传输给对应的Servlet对象，处理完逻辑后，把信息封装到response返回给Web服务器拆解，然后响应给浏览器显示
- 若既无资源，也无Servlet映射则返回404页面
上面只是简易版的流程，并不完全正确，笔者这里为了方便而简化的流程，具体像Servlet实例化时间，defaultServlet、多层映射这些并未提及
到现在我们可以知道，简易版的Tomcat设计的对象大概有：
- 请求（Request）
- 响应（Response）
- Servlet总父类（Servlet）
- 服务器（Server）
2.1 手写的结构目录
给出目录能让人一目了然，并在下面的阅读中有个大概
那么就开始Coding把
2.2 Request
负责将浏览器的请求信息封装起来，当然这里是简单得不能再简单的封装了，详细内容可看代码里的注释
public class Request {
// 请求地址
private String url;
// 请求方法
private String method;
// 构造函数，参数为后面2.4中Socket建立的IO流
public Request(InputStream in) throws IOException{
// IO读取请求
// 这里踩坑、因为http/1.1是长连接，所以浏览器未超时是不会主动关闭的
// 不能使用循环来读取数据，因为读取不了-1(未主动关闭)
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = in.read(bytes);
String str = new String(bytes,0,length);
// 取请求的第一行（具体请求信息请看序文中的HTTP知识铺垫）
String strFirst = str.split("\n")[0];
// 按空格分割
String[] arr = strFirst.split(" ");
// 从第一行中获取方法名和请求地址
method = arr[0];
url = arr[1];
}
public String getUrl() {
return url;
}
public void setUrl(String url) {
this.url = url;
}
public String getMethod() {
return method;
}
public void setMethod(String method) {
this.method = method;
}
}2.3 Response
负责封装响应信息，这里注意响应信息有状态码
public class Response {
private OutputStream out;
public Response(OutputStream out) {
super();
this.out = out;
}
// 该方法前面的步骤都是为了写好响应头，最后一句话才是写入响应内容
public void write(String content, int statusCode) throws IOException{
out.write( ("HTTP/1.1 " + statusCode + " OK\n").getBytes() );
out.write("Content-Type:text/html;Charset=utf-8\n".getBytes());
out.write("\n".getBytes());
out.write(content.getBytes("UTF-8")); // 这里处理编码问题
}
}2.3 Servlet
学习Servlet的时候，我们都是继承HttpServlet类的，该类实现了Serlvet接口并为我们实现了里面众多的方法，只需重写doPost、doGet方法，并且增强了处理Http协议的方法
public abstract class Servlet {
// 类似于HttpSerlvet
public void service(Request request, Response response) {
if(request.getMethod().equalsIgnoreCase("POST")) {
doPost(request, response);
}else if(request.getMethod().equalsIgnoreCase("GET")) {
doGet(request, response);
}
}
// 分别处理POST和GET请求
public abstract void doPost(Request request, Response response);
public abstract void doGet(Request request, Response response);
}2.4 Server（重点）
负责加载web.xml，（笔者技术不够，用properties来代替，即web.properties，键为映射地址，值为全限定类名），监听客户端的请求并建立连接，还有指派各种请求的访问
public class Server {
// 资源根目录
public static String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + "\\WebRoot";
// 请求的资源地址
public static String url = "";
// 读取web.properties，保存映射关系
private static HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>();
// 静态代码块，加载时运行一次
static {
try {
// 将映射地址存到map集合中
Properties prop = new Properties();
prop.load(new FileInputStream(WEB_ROOT + "\\WEB-INF\\web.properties"));
Set set = prop.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
String key= (String) iterator.next();
String value = prop.getProperty(key);
map.put(key,value);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 开启服务器
public void start() {
try {
System.out.println("MyTomcat is starting... \n");
// 监听8080端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
// 后期改成NIO，Tomcat默认NIO模式,目前使用BIO (阻塞IO,并不使用多线程了)
while(true){
// 监听客户端连接
Socket socket = serverSocket.accept();
// 由Tomcat服务器来创建请求响应对象
InputStream in = socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
Request request = new Request(in);
System.out.println("请求地址:" + request.getUrl());
Response response = new Response (out);
System.out.println("一个请求连接了");
// 分派器
dispatch(request, response);
// 关闭各种资源
in.close();
out.close();
socket.close();
System.out.println("一个请求关闭连接了 \n");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 负责指派去哪访问
private void dispatch(Request request, Response response) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, IOException{
int length = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
FileInputStream fileInputStream = null;
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
// 有Servlet映射
if( map.containsKey(request.getUrl().replace("/", ""))){
String value = map.get(request.getUrl().replace("/", ""));
// 反射
Class clazz = Class.forName("com.howl.servlet.LoginServlet");
Servlet servlet = (Servlet) clazz.newInstance();
servlet.service(request, response);
// 访问静态资源
}else{
File file = new File(WEB_ROOT,request.getUrl());
// 静态资源存在
if(file.exists()){
fileInputStream = new FileInputStream(file);
while( (length = fileInputStream.read(bytes)) != -1 ){
stringBuffer.append(new String(bytes,0,length));
}
response.write(stringBuffer.toString(),200);
// 静态资源不存在
}else{
file = new File(WEB_ROOT,"/404.html");
fileInputStream = new FileInputStream(file);
while( (length = fileInputStream.read(bytes)) != -1 ){
stringBuffer.append(new String(bytes,0,length));
}
response.write(stringBuffer.toString(),404);
}
}
}
}2.5 Start
上面的对象都没有main方法入口，所以笔者这里写了一个启动类，就像Tomcat的Start.bat
public class Start {
public static void main(String[] args) {
Server webServer = new Server();
webServer.start();
}
}至此我们手写版的Tomcat已经完成了，下面开始我们盗版Tomcat的使用
3. 手写版Tomcat的使用
既然我们是模仿正版Tomcat来写的，那么使用流程也就差不多了
3.1 新建Servlet
继承我们编写的Servlet类，写一个登录的LoginServlet，当然这里就不做任何逻辑判断了，直接返回密码错误
public class LoginServlet extends Servlet {
@Override
public void doPost(Request request, Response response) {
}
@Override
public void doGet(Request request, Response response) {
try {
response.write("访问了LoginServlet，但是密码错误", 200);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}3.2 在web.properties中写入配置
# url mapping = class
LoginServlet = com.howl.servlet.LoginServlet3.3 在WebRoot中放入静态资源
放入index.html、404.html页面
3.4 测试
测试通过
总体来说请求和响应的功能完成了，但采用了BIO模式，访问量并不高，建议后期修改为NIO模式
还需完善请求中获取参数的功能，这里并没有写出
还可以增加Listener、Filter组件