手写Tomcat源码简易篇

2023-06-13 83

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全局流量管理 GTM，标准版 1个月

云解析 DNS，旗舰版 1个月

公共DNS（含HTTPDNS解析），每月1000万次HTTP解析

简介： 手写Tomcat源码简易篇

Http协议

HTTP是一个客户端终端（用户）和服务器端（网站）请求和应答的标准（TCP）

HTTP协议的主要特点：

1、支持客户/服务器模式。

2、简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

3、灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

4、无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

5、无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

HTTPS协议的主要特点：

1、内容加密：采用混合加密技术，中间者无法直接查看明文内容

2、验证身份：通过证书认证客户端访问的是自己的服务器

3、保护数据完整性：防止传输的内容被中间人冒充或者篡改

4、SSL证书需要购买申请，功能越强大的证书费用越高

5、SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗

6、HTTPS连接缓存不如HTTP高效，流量成本高

7、HTTPS协议握手阶段比较费时，对网站的响应速度有影响，影响用户体验。

Http协议的组成部分

这里在手写tomcat源码的时候用到对于http协议的解析，所以将http协议的组成如图所示，在源码中对于http协议的解析也是按照如图格式来解析的。

模拟源码

Tomcat组件

Server：

服务器，用来接收其他计算机（客户端）发来的请求数据并进行解析，完成相关业务处理，然后将处理结果返回给计算机。

Service：

Web服务，表示动作状态。

Servlet：

应用程序、服务程序。

Connector：

连接器，用于接收请求并最终将请求返回给客户端。

Container：

容器，包含下面要讲到的Engine、Context、Host、Wrapper。

Engine：

引擎，负责请求的处理。

Context：

上下文容器，也可以看成Web应用。

Host：

虚拟主机。

Wrapper：

封装器，代表一个Servlet。

目录结构

tomcat类

直接执行tomcat类中的main方法，然后在浏览器中访问任意本地8080端口就可以实现页面的输出。这里仅仅是在浏览器页面上打印hello这个英文单词。进行简易的代码模拟实现。

public class tomcat {
    public void start(){
        try {
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(8);
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
            while (true) {
                Socket accept = serverSocket.accept();
                executorService.execute(new SocketProcessor(accept));
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        tomcat tomcat=new tomcat();
        tomcat.start();
    }
}

Request类，多余的实现类在这里删除了，源代码运行要实现。

public class Request implements HttpServletRequest {
    private String method;
    private String url;
    private String protocol;
    private Socket socket;
    public Socket getSocket() {
        return socket;
    }
    public Request(String method, String url, String protocol, Socket socket) {
        this.method = method;
        this.url = url;
        this.protocol = protocol;
        this.socket=socket;
    }
    public String getMethod() {
        return method;
    }
    public StringBuffer getRequestURL() {
       return new StringBuffer(url);
    }
    public String getProtocol() {
        return protocol;
    }
}

Response类

public class Response implements HttpServletResponse {
    private int status=200;
    private String message="ok";
    private Map<String,String> headers=new HashMap<>();
    private Request request;
    private OutputStream socketOutputStream;
    private byte SP=' ';
    private byte CR='\r';
    private byte LF='\n';
    private ResponseServletOutputStream responseServletOutputStream=new ResponseServletOutputStream();
    public Response(Request request) {
        this.request = request;
        try {
            this.socketOutputStream=request.getSocket().getOutputStream();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void complete(){
        try {
            sendResponseLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            sendResponseHeader();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            sendResponseBody();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private void sendResponseBody() throws IOException {
       socketOutputStream.write(getOutputStream().getBytes());
    }
    private void sendResponseHeader() throws IOException {
        for (Map.Entry<String, String> stringStringEntry : headers.entrySet()) {
            String key=stringStringEntry.getKey();
            String value=stringStringEntry.getValue();
            socketOutputStream.write(key.getBytes());
            socketOutputStream.write(":".getBytes());
            socketOutputStream.write(value.getBytes());
            socketOutputStream.write(CR);
            socketOutputStream.write(LF);
        }
        socketOutputStream.write(CR);
        socketOutputStream.write(LF);
    }
    private void sendResponseLine() throws IOException {
        socketOutputStream.write(request.getProtocol().getBytes());
        socketOutputStream.write(SP);
        socketOutputStream.write(status);
        socketOutputStream.write(SP);
        socketOutputStream.write(message.getBytes());
        socketOutputStream.write(CR);
        socketOutputStream.write(LF);
    }
    @Override
    public void addHeader(String s, String s1) {
        headers.put(s,s1);
    }
    @Override
    public void setStatus(int i, String s) {
        status=i;
        message=s;
    }
    @Override
    public int getStatus() {
        return status;
    }
    @Override
    public ResponseServletOutputStream getOutputStream() throws IOException {
       return responseServletOutputStream;
    }
}

MyServlet类

public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        System.out.println(req.getMethod());
        resp.addHeader("Content-Length","5");
        resp.addHeader("Content-Type","text/plain;charset=utf-8");
        resp.getOutputStream().write("hello".getBytes());
    }
}

SocketProcess类

public class SocketProcessor implements Runnable{
    private Socket socket;
    public SocketProcessor(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        processSocket(socket);
    }
    private void processSocket(Socket socket) {
        try {
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            byte[] bytes = new byte[1024];
            inputStream.read(bytes);
            int pos=0;
            int begin=0,end=0;
            for(;pos<bytes.length;pos++,end++){
                if(bytes[pos]==' ')
                    break;
            }
            StringBuilder method=new StringBuilder();
            for(;begin<end;begin++){
                method.append((char)bytes[begin]);
            }
            pos++;
            begin++;
            end++;
            for(;pos<bytes.length;pos++,end++){
                if(bytes[pos]==' ')
                    break;
            }
            StringBuilder url=new StringBuilder();
            for(;begin<end;begin++){
               url.append((char)bytes[begin]);
            }
            pos++;
            begin++;
            end++;
            for(;pos<bytes.length;pos++,end++){
                if(bytes[pos]=='\r')
                    break;
            }
            StringBuilder protocl=new StringBuilder();
            for(;begin<end;begin++){
                protocl.append((char)bytes[begin]);
            }
            Request request=new Request(method.toString(),url.toString(),protocl.toString(),socket);
            Response response=new Response(request);
            MyServlet myServlet=new MyServlet();
            myServlet.service(request,response);
            response.complete();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ServletException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

ResponseServletOutputStream类

public class ResponseServletOutputStream extends ServletOutputStream {
   private byte[] bytes=new byte[1024];
   private int pos=0;
    public byte[] getBytes() {
        return bytes;
    }
    public int getPos() {
        return pos;
    }
    @Override
    public void write(int b) throws IOException {
    }
    @Override
    public void write(byte[] b) throws IOException {
        for (byte b1 : b) {
            bytes[pos]=b1;
            pos++;
        }
    }
    @Override
    public boolean isReady() {
        return false;
    }
    @Override
    public void setWriteListener(WriteListener writeListener) {
    }
}

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