理解tomcat之搭建簡易http服務器
作過java web的同窗都對tomcat很是熟悉。咱們在使用tomcat帶來的便利的同時，是否想過tomcat是如何工做的呢？tomcat本質是一個http服務器，本篇文章將搭建一個簡單的http服務器。html
1 Catalina模型
首先咱們先了解一下tomcat的大體工做原理。tomcat的核心是servlet容器，咱們稱它爲Catalina(爲何叫這個名字？我也不知道￣へ￣)。模型圖如1.1前端
圖1.1java
Connector是用來「鏈接」容器裏邊的請求的。它的工做是爲接收到每個 HTTP 請求構造一個 request 和 response 對象。而後它把流程傳遞給容器。容器從鏈接器接收到 requset 和 response 對象以後調用 servlet 的 service 方法用於響應。謹記,這個描述僅僅是冰山一角而已。這裏容器作了至關多事情。例如,在它調用 servlet 的 service 方法以前,它必須加載這個 servlet,驗證用戶(假如須要的話),更新用戶會話等等。以此爲思路，咱們就開始咱們的構造http服務器之旅吧。web
2 服務器搭建
首先咱們明確一下咱們的服務器的功能點。數組
1. 須要有一個類去接收http請求；瀏覽器
2. 須要一個自定義Request類和Response類，把接收到的請求構形成這兩個類；tomcat
3. 根據請求的格式來肯定處理方式：返回靜態資源 or 進入Servlet ？服務器
4. 須要一個Servlet類執行業務邏輯app
UML圖以下2.1socket
圖2.1
2.1 HttpServer
首先構造HttpServer類
1 public class HttpServer { 2 3 4 private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN"; 5 private static boolean shutdown = false; 6 7 public static void main(String[] args) { 8 HttpServer server = new HttpServer(); 9 server.await(); 10 } 11 12 public static void await() { 13 ServerSocket serverSocket = null; 14 int port = 8080; 15 try { 16 serverSocket = new ServerSocket(port, 1, 17 InetAddress.getByName("127.0.0.1")); 18 } catch (IOException e) { 19 e.printStackTrace(); 20 System.exit(1); 21 } 22 // Loop waiting for a request 23 while (!shutdown) { 24 Socket socket = null; 25 InputStream input = null; 26 OutputStream output = null; 27 try { 28 socket = serverSocket.accept(); 29 input = socket.getInputStream(); 30 output = socket.getOutputStream(); 31 // create Request object and parse 32 Request request = new Request(input); 33 request.parseUrl(); 34 // create Response object 35 Response response = new Response(output); 36 response.setRequest(request); 37 38 if (request.getUri().startsWith("/v2/")) { 39 ServletProcessor processor = new ServletProcessor(); 40 processor.process(request, response); 41 } 42 else { 43 StaticResourceProcessor processor = 44 new StaticResourceProcessor(); 45 processor.process(request, response); 46 } 47 // Close the socket 48 socket.close(); 49 //check if the previous URI is a shutdown command 50 shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND); 51 } catch (Exception e) { 52 e.printStackTrace(); 53 System.exit(1); 54 } 55 } 56 } 57 }
咱們的服務器啓動入口放在了HttpServer裏面。await()方法負責接收Socket鏈接，只有當用戶輸入了表明shutdown的URL時，服務器纔會中止運行。Request類提供瞭解析請求的功能,根據請求的url，來決定是返回靜態資源，或者進入對應的servlet類執行service邏輯。
這裏咱們須要關注一下ServerSocket這個類的用法。Socket 類表明一個客戶端套接字,即任什麼時候候你想鏈接到一個遠程服務器應用的時候，你都會第一時間想到這個類。而ServerSocket 和 Socket 不一樣,服務器套接字的角色是等待來自客戶端的鏈接請求。一旦服 務器套接字得到一個鏈接請求,它建立一個 Socket 實例來與客戶端進行通訊。 ServletSocket套接字的其中一個構造函數爲
public ServerSocket(int port, int backLog, InetAddress bindingAddress);
port表明端口號，backLog表明這個套接字可支持的最大鏈接數量，bindingAddress表明服務器綁定的地址。一旦你有一個 ServerSocket 實例，你能夠經過調用 ServerSocket 類的 accept 方法j。這個監聽當前地址的當前端口上的請求，方法只會在有鏈接請求時纔會返回,而且返回值是一個 Socket 類的實例。
2.2 Request Response
servlet 的 service 方法從 servlet 容器中接收一個 javax.servlet.ServletRequest 實例 和一個 javax.servlet.ServletResponse 實例。這就是說對於每個 HTTP 請求,servlet 容器 必須構造一個 ServletRequest 對象和一個 ServletResponse 對象並把它們傳遞給正在服務的 servlet 的 service 方法。
1 public class Request implements ServletRequest { 2 3 private InputStream input; 4 private String uri; 5 6 public Request(InputStream input) { 7 this.input = input; 8 } 9 10 public String getUri(){ 11 return uri; 12 } 13 14 public void parseUrl() { 15 StringBuffer request = new StringBuffer(2048); 16 int i; 17 byte[] buffer = new byte[2048]; 18 19 try { 20 i = input.read(buffer); 21 } catch (IOException e) { 22 e.printStackTrace(); 23 i = -1; 24 } 25 26 for (int j = 0; j < i; j++) { 27 request.append((char) buffer[j]); 28 } 29 30 System.out.print(request.toString()); 31 uri = parseUri(request.toString()); 32 } 33 34 private static String parseUri(String requestString) { 35 int index1, index2; 36 index1 = requestString.indexOf(' '); 37 if (index1 != -1) { 38 index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1); 39 if (index2 > index1) 40 return requestString.substring(index1 + 1, index2); 41 } 42 return null; 43 } 44 45 @Override 46 public Object getAttribute(String name) { 47 return null; 48 } 49 50 @Override 51 public Enumeration getAttributeNames() { 52 return null; 53 } 54 55 @Override 56 public String getCharacterEncoding() { 57 return null; 58 } 59 60 @Override 61 public void setCharacterEncoding(String env) throws UnsupportedEncodingException { 62 63 } 64 65 @Override 66 public int getContentLength() { 67 return 0; 68 } 69 70 @Override 71 public String getContentType() { 72 return null; 73 } 74 75 @Override 76 public ServletInputStream getInputStream() throws IOException { 77 return null; 78 } 79 80 @Override 81 public String getParameter(String name) { 82 return null; 83 } 84 85 @Override 86 public Enumeration getParameterNames() { 87 return null; 88 } 89 90 @Override 91 public String[] getParameterValues(String name) { 92 return new String[0]; 93 } 94 95 @Override 96 public Map getParameterMap() { 97 return null; 98 } 99 100 @Override 101 public String getProtocol() { 102 return null; 103 } 104 105 @Override 106 public String getScheme() { 107 return null; 108 } 109 110 @Override 111 public String getServerName() { 112 return null; 113 } 114 115 @Override 116 public int getServerPort() { 117 return 0; 118 } 119 120 @Override 121 public BufferedReader getReader() throws IOException { 122 return null; 123 } 124 125 @Override 126 public String getRemoteAddr() { 127 return null; 128 } 129 130 @Override 131 public String getRemoteHost() { 132 return null; 133 } 134 135 @Override 136 public void setAttribute(String name, Object o) { 137 138 } 139 140 @Override 141 public void removeAttribute(String name) { 142 143 } 144 145 @Override 146 public Locale getLocale() { 147 return null; 148 } 149 150 @Override 151 public Enumeration getLocales() { 152 return null; 153 } 154 155 @Override 156 public boolean isSecure() { 157 return false; 158 } 159 160 @Override 161 public RequestDispatcher getRequestDispatcher(String path) { 162 return null; 163 } 164 165 @Override 166 public String getRealPath(String path) { 167 return null; 168 } 169 170 @Override 171 public int getRemotePort() { 172 return 0; 173 } 174 175 @Override 176 public String getLocalName() { 177 return null; 178 } 179 180 @Override 181 public String getLocalAddr() { 182 return null; 183 } 184 185 @Override 186 public int getLocalPort() { 187 return 0; 188 } 189 }
Request類表明一個 request 對象並被傳遞給 servlet 的 service 方法。就自己而言,它必須實現 javax.servlet.ServletRequest 接口。這個類必須提供這個接口全部方法的實現。不過,咱們想要讓它很是簡單而且僅僅提供實現其中一些方法，好比解析url的功能。在Request初始化時初始化成員變量inputStream，而且用parseUrl()方法建立了一個字節數組來讀入輸入流，並轉化爲成一個StringBuffer對象，進而解析url。
1 public class Response implements ServletResponse { 2
3 private static final int BUFFER_SIZE = 1024; 4 Request request; 5 OutputStream output; 6 PrintWriter writer; 7
8 public Response(OutputStream output) { 9 this.output = output; 10 } 11
12 public void setRequest(Request request) { 13 this.request = request; 14 } 15
16 public void sendStaticResource() throws IOException { 17 byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE]; 18 FileInputStream fis = null; 19 try { 20 File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri()); 21 if (file.exists()) { 22 fis = new FileInputStream(file); 23 int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE); 24 while (ch != -1) { 25 output.write(bytes, 0, ch); 26 ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE); 27 } 28 } else { 29 String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" +
30 "Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" +
31 "<h1>File Not Found</h1>"; 32 output.write(errorMessage.getBytes()); 33 } 34 } catch (Exception e) { 35 System.out.println(e.toString()); 36 } finally { 37 if (fis != null) 38 fis.close(); 39 } 40 } 41
42 @Override 43 public String getCharacterEncoding() { 44 return null; 45 } 46
47 @Override 48 public String getContentType() { 49 return null; 50 } 51
52 @Override 53 public ServletOutputStream getOutputStream() throws IOException { 54 return null; 55 } 56
57 @Override 58 public PrintWriter getWriter() throws IOException { 59 writer = new PrintWriter(output, true); 60 return writer; 61
62 } 63
64 @Override 65 public void setCharacterEncoding(String charset) { 66
67 } 68
69 @Override 70 public void setContentLength(int len) { 71
72 } 73
74 @Override 75 public void setContentType(String type) { 76
77 } 78
79 @Override 80 public void setBufferSize(int size) { 81
82 } 83
84 @Override 85 public int getBufferSize() { 86 return 0; 87 } 88
89 @Override 90 public void flushBuffer() throws IOException { 91
92 } 93
94 @Override 95 public void resetBuffer() { 96
97 } 98
99 @Override 100 public boolean isCommitted() { 101 return false; 102 } 103
104 @Override 105 public void reset() { 106
107 } 108
109 @Override 110 public void setLocale(Locale loc) { 111
112 } 113
114 @Override 115 public Locale getLocale() { 116 return null; 117 } 118 }
Response類則提供了發送靜態資源的功能。sendStaticResource()方法根據request內解析過的url，在本地尋找指定文件。若是找獲得，把文件內容讀出到瀏覽器，若是找不到，那麼返回404的錯誤碼。
2.3 PrimitiveServlet類
1 public class PrimitiveServlet implements Servlet { 2 3 @Override 4 public void init(ServletConfig config) throws ServletException { 5 System.out.println("init"); 6 } 7 8 @Override 9 public ServletConfig getServletConfig() { 10 return null; 11 } 12 13 @Override 14 public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException { 15 System.out.println("from service"); 16 PrintWriter out = res.getWriter(); 17 out.println("Hello. Roses are red."); 18 out.print("Violets are blue."); 19 } 20 21 @Override 22 public String getServletInfo() { 23 return "this is v2 info"; 24 } 25 26 @Override 27 public void destroy() { 28 System.out.println("destroy"); 29 } 30 }
PrimitiveServlet實現了標準的Servlet接口。咱們簡單的實現了Servlet生命週期的其餘方法，並在service()方法咱們作了最簡單的向瀏覽器吐文字的操做。
2.4 ServletProcessor 和 StaticResourceProcessor
1 public class ServletProcessor { 2 3 public void process(Request request, Response response) { 4 String uri = request.getUri(); 5 String servletName = uri.substring(uri.lastIndexOf("/") + 1); 6 Class myClass = null; 7 try { 8 myClass = Class.forName("tomcat.v2." + servletName); 9 } catch (ClassNotFoundException e) { 10 System.out.println(e.toString()); 11 } 12 Servlet servlet = null; 13 try { 14 servlet = (Servlet) myClass.newInstance(); 15 servlet.service((ServletRequest) request, (ServletResponse) response); 16 } catch (Exception e) { 17 e.printStackTrace(); 18 } catch (Throwable e) { 19 e.printStackTrace(); 20 } 21 } 22 }
ServletProcessor是處理serlvet請求的類。它的做用在於，根據請求的路徑實例化對應的Servlet，而且執行該Servlet的service()方法。
1 public class StaticResourceProcessor { 2 3 public void process(Request request, Response response){ 4 try{ 5 response.sendStaticResource(); 6 }catch (IOException e){ 7 e.printStackTrace(); 8 } 9 } 10 }
StaticResourceProcessor則簡單的調用response的sendStaticResource()方法來返回靜態資源。
最後咱們還須要建一個輔助類Constants指定靜態資源的存放路徑
1 public class Constants { 2 public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot"; 3 }
3 啓動服務器
啓動main函數來啓動咱們的http服務器。在瀏覽器輸入http://localhost:8080/test，獲得的結果如圖3.1
圖3.1
這個url訪問的是個人電腦中的一個文件test，它的存儲路徑爲 /Users/wangyu/Documents/workspace/Tomcat/webroot/test，即當前項目的webroot目錄下。
咱們還能夠輸入一個servlet地址查看效果。在瀏覽器輸入http://localhost:8080/v2/PrimitiveServlet,獲得的結果如圖3.2
圖3.2
這和咱們的PrimitiveServlet的輸出是一致的。
4 結語
固然，tomcat的功能比咱們的簡易http服務器強大的多。可是經過這個最簡單的http服務器，是否讓你對http服務器有更深的一點了解了呢？
參考資料：
1 深刻剖析Tomcat
- 1. 理解tomcat之搭建簡易http服務器
- 2. 簡易HTTP服務搭建
- 3. Centos7 Python簡易搭建http服務器
- 4. http服務-搭建簡易的http服務器
- 5. 簡易HTTP服務器
- 6. 簡易HTTP 服務器
- 7. 簡易elasticsearch服務器搭建
- 8. centos6搭建簡易bind服務器
- 9. mockServer 簡易服務器搭建
- 10. 簡易搭建nodejs服務器
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