學習JavaWeb之后，只知道如何部署項目到Tomcat中，而並不了解其內部如何運行，底層原理為何，因此寫下此篇博客初步探究一下。學習之前需要知識鋪墊已列出：Tomcat目錄結構、HTTP協議、IO、網絡編程(未完善）
1. Tomcat(正版)
筆者稱自己手寫的Tomcat為盜版，反之則為正版。在手寫簡易版Tomcat之前，我們來看看如何使用正版的Tomcat
1.1 創建JavaWeb工程
這里以Myeclipse為例
1.2 新建Servlet
新建MyServlet類繼承HttpServlet，重寫里面的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
寫完MyServlet之后要讓Tomcat知道他在哪，什么地址映射情況才會啟用他
<?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下放入靜態資源
這里放出項目的目錄結構
1.5 把項目部署到Tomcat(Webapps)
這里使用自帶的Tomcat，一鍵添加部署，再啟動（本項目叫tomcat）
1.6 訪問
至此我們已經能簡單地使用正版Tomcat來訪問靜態資源、Servlet，那么接下來就開始盜版之旅
2. 手寫Tomcat
我們來縷清 瀏覽器發送請求,然后服務器響應瀏覽器 到底經歷了什么
- 瀏覽器發出HTTP請求，Tomcat中的Web服務器負責接收解析，並創建請求和響應對象（request、response）
- 若無Servlet映射，則可直接訪問解析的資源，把資源封裝到response並返回到Web服務器，Web服務器將信息拆解成HTTP響應返回給瀏覽器顯示
- 若有Servlet映射，則去web.xml查詢對應的Servlet路徑，並將請求、響應傳輸給對應的Servlet對象，處理完邏輯后，把信息封裝到response返回給Web服務器拆解，然后響應給瀏覽器顯示
- 若既無資源，也無Servlet映射則返回404頁面
上面只是簡易版的流程，並不完全正確，筆者這里為了方便而簡化的流程，具體像Servlet實例化時間，defaultServlet、多層映射這些並未提及
到現在我們可以知道，簡易版的Tomcat設計的對象大概有：
- 請求（Request）
- 響應（Response）
- Servlet總父類（Servlet）
- 服務器（Server）
2.1 手寫的結構目錄
給出目錄能讓人一目了然，並在下面的閱讀中有個大概
那么就開始Coding把
2.2 Request
負責將瀏覽器的請求信息封裝起來，當然這里是簡單得不能再簡單的封裝了，詳細內容可看代碼里的注釋
public class Request {
// 請求地址
private String url;
// 請求方法
private String method;
// 構造函數，參數為后面2.4中Socket建立的IO流
public Request(InputStream in) throws IOException{
// IO讀取請求
// 這里踩坑、因為http/1.1是長連接，所以瀏覽器未超時是不會主動關閉的
// 不能使用循環來讀取數據，因為讀取不了-1(未主動關閉)
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = in.read(bytes);
String str = new String(bytes,0,length);
// 取請求的第一行（具體請求信息請看序文中的HTTP知識鋪墊）
String strFirst = str.split("\n")[0];
// 按空格分割
String[] arr = strFirst.split(" ");
// 從第一行中獲取方法名和請求地址
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
負責封裝響應信息，這里注意響應信息有狀態碼
public class Response {
private OutputStream out;
public Response(OutputStream out) {
super();
this.out = out;
}
// 該方法前面的步驟都是為了寫好響應頭，最后一句話才是寫入響應內容
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")); // 這里處理編碼問題
}
}
2.3 Servlet
學習Servlet的時候，我們都是繼承HttpServlet類的，該類實現了Serlvet接口並為我們實現了里面眾多的方法，只需重寫doPost、doGet方法，並且增強了處理Http協議的方法
public abstract class Servlet {
// 類似於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);
}
}
// 分別處理POST和GET請求
public abstract void doPost(Request request, Response response);
public abstract void doGet(Request request, Response response);
}
2.4 Server（重點）
負責加載web.xml，（筆者技術不夠，用properties來代替，即web.properties，鍵為映射地址，值為全限定類名），監聽客戶端的請求並建立連接，還有指派各種請求的訪問
public class Server {
// 資源根目錄
public static String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + "\\WebRoot";
// 請求的資源地址
public static String url = "";
// 讀取web.properties，保存映射關系
private static HashMap<String,String> map = new HashMap<String,String>();
// 靜態代碼塊，加載時運行一次
static {
try {
// 將映射地址存到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();
}
}
// 開啟服務器
public void start() {
try {
System.out.println("MyTomcat is starting... \n");
// 監聽8080端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
// 后期改成NIO，Tomcat默認NIO模式,目前使用BIO (阻塞IO,並不使用多線程了)
while(true){
// 監聽客戶端連接
Socket socket = serverSocket.accept();
// 由Tomcat服務器來創建請求響應對象
InputStream in = socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
Request request = new Request(in);
System.out.println("請求地址:" + request.getUrl());
Response response = new Response (out);
System.out.println("一個請求連接了");
// 分派器
dispatch(request, response);
// 關閉各種資源
in.close();
out.close();
socket.close();
System.out.println("一個請求關閉連接了 \n");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 負責指派去哪訪問
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);
// 訪問靜態資源
}else{
File file = new File(WEB_ROOT,request.getUrl());
// 靜態資源存在
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);
// 靜態資源不存在
}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
上面的對象都沒有main方法入口，所以筆者這里寫了一個啟動類，就像Tomcat的Start.bat
public class Start {
public static void main(String[] args) {
Server webServer = new Server();
webServer.start();
}
}
至此我們手寫版的Tomcat已經完成了，下面開始我們盜版Tomcat的使用
3. 手寫版Tomcat的使用
既然我們是模仿正版Tomcat來寫的，那么使用流程也就差不多了
3.1 新建Servlet
繼承我們編寫的Servlet類，寫一個登錄的LoginServlet，當然這里就不做任何邏輯判斷了，直接返回密碼錯誤
public class LoginServlet extends Servlet {
@Override
public void doPost(Request request, Response response) {
}
@Override
public void doGet(Request request, Response response) {
try {
response.write("訪問了LoginServlet，但是密碼錯誤", 200);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3.2 在web.properties中寫入配置
# url mapping = class
LoginServlet = com.howl.servlet.LoginServlet
3.3 在WebRoot中放入靜態資源
放入index.html、404.html頁面
3.4 測試
測試通過
-
總體來說請求和響應的功能完成了，但采用了BIO模式，訪問量並不高，建議后期修改為NIO模式
-
還需完善請求中獲取參數的功能，這里並沒有寫出
-
還可以增加Listener、Filter組件