手写Tomcat

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

  1. 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)
  2. 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
  3. 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
  4. 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.LoginServlet

3.3 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

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