Tomcat應(yīng)該都不陌生，我們經(jīng)常會(huì)把寫(xiě)好的代碼打包放在Tomcat里并啟動(dòng)，然后在瀏覽器里就能愉快的調(diào)用我們寫(xiě)的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能了，那么Tomcat是如何工作的？
一、Tomcat工作原理
我們啟動(dòng)Tomcat時(shí)雙擊的startup.bat文件的主要作用是找到catalina.bat，并且把參數(shù)傳遞給它，而catalina.bat中有這樣一段話(huà)：
Bootstrap.class是整個(gè)Tomcat 的入口，我們?cè)赥omcat源碼里找到這個(gè)類(lèi)，其中就有我們經(jīng)常使用的main方法：
這個(gè)類(lèi)有兩個(gè)作用 ：1.初始化一個(gè)守護(hù)進(jìn)程變量、加載類(lèi)和相應(yīng)參數(shù)。2.解析命令，并執(zhí)行。
源碼不過(guò)多贅述，我們?cè)谶@里只需要把握整體架構(gòu)，有興趣的同學(xué)可以自己研究下源碼。Tomcat的server.xml配置文件中可以對(duì)應(yīng)構(gòu)架圖中位置，多層的表示可以配置多個(gè)：
即一個(gè)由 Server->Service->Engine->Host->Context 組成的結(jié)構(gòu)，從里層向外層分別是：
Server：服務(wù)器Tomcat的頂級(jí)元素，它包含了所有東西。
Service：一組 Engine(引擎) 的集合，包括線(xiàn)程池 Executor 和連接器 Connector 的定義。
Engine(引擎)：一個(gè) Engine代表一個(gè)完整的 Servlet 引擎，它接收來(lái)自Connector的請(qǐng)求，并決定傳給哪個(gè)Host來(lái)處理。
Container(容器)：Host、Context、Engine和Wraper都繼承自Container接口，它們都是容器。
Connector(連接器)：將Service和Container連接起來(lái)，注冊(cè)到一個(gè)Service，把來(lái)自客戶(hù)端的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到Container。
Host：即虛擬主機(jī)，所謂的”一個(gè)虛擬主機(jī)”可簡(jiǎn)單理解為”一個(gè)網(wǎng)站”。
Context(上下文 )： 即 Web 應(yīng)用程序，一個(gè) Context 即對(duì)于一個(gè) Web 應(yīng)用程序。Context容器直接管理Servlet的運(yùn)行，Servlet會(huì)被其給包裝成一個(gè)StandardWrapper類(lèi)去運(yùn)行。Wrapper負(fù)責(zé)管理一個(gè)Servlet的裝載、初始化、執(zhí)行以及資源回收，它是最底層容器。
比如現(xiàn)在有以下網(wǎng)址，根據(jù)“/”切割的鏈接就會(huì)定位到具體的處理邏輯上，且每個(gè)容器都有過(guò)濾功能。
二、Tomcat實(shí)現(xiàn)思路
下面只是簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)效果，當(dāng)瀏覽器訪問(wèn)對(duì)應(yīng)地址時(shí)：
實(shí)現(xiàn)以上效果整體思路如下：
1.ServerSocket占用8080端口，用while（true）循環(huán)等待用戶(hù)發(fā)請(qǐng)求。
2.拿到瀏覽器的請(qǐng)求，解析并返回URL地址，用I/O輸入流讀取本地磁盤(pán)上相應(yīng)文件。
3.讀取文件，不存在構(gòu)建響應(yīng)報(bào)文頭、HTML正文內(nèi)容，存在則寫(xiě)到瀏覽器端。
三、實(shí)現(xiàn)Tomcat
工程文件結(jié)構(gòu)和pom.xml文件：
1.HttpServer核心處理類(lèi)，用于接受用戶(hù)請(qǐng)求，傳遞HTTP請(qǐng)求頭信息，關(guān)閉容器：
public class HttpServer {
// 用于判斷是否需要關(guān)閉容器
private boolean shutdown = false;
public void acceptWait() {
ServerSocket serverSocket = null;
try {
//端口號(hào)，最大鏈接數(shù)，ip地址
serverSocket = new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
}
catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
// 等待用戶(hù)發(fā)請(qǐng)求
while (!shutdown) {
try {
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 接受請(qǐng)求參數(shù)
Request request = new Request(is);
request.parse();
// 創(chuàng)建用于返回瀏覽器的對(duì)象
Response response = new Response(os);
response.setRequest(request);
response.sendStaticResource();
//關(guān)閉一次請(qǐng)求的socket,因?yàn)閔ttp請(qǐng)求就是采用短連接的方式
socket.close();
//如果請(qǐng)求地址是/shutdown 則關(guān)閉容器
if(null != request){
shutdown = request.getUrL().equals("/shutdown");
}
}
catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
continue;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
HttpServer server = new HttpServer();
server.acceptWait();
}
}
2.創(chuàng)建Request類(lèi)，獲取HTTP的請(qǐng)求頭所有信息并截取URL地址返回：
public class Request {
private InputStream is;
private String url;
public Request(InputStream input) {
this.is = input;
}
public void parse() {
//從socket中讀取一個(gè)2048長(zhǎng)度字符
StringBuffer request = new StringBuffer(Response.BUFFER_SIZE);
int i;
byte[] buffer = new byte[Response.BUFFER_SIZE];
try {
i = is.read(buffer);
}
catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
i = -1;
}
for (int j=0; j<i; j++) {
request.append((char) buffer[j]);
}
//打印讀取的socket中的內(nèi)容
System.out.print(request.toString());
url = parseUrL(request.toString());
}
private String parseUrL(String requestString) {
int index1, index2;
index1 = requestString.indexOf(' ');//看socket獲取請(qǐng)求頭是否有值
if (index1 != -1) {
index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);
if (index2 > index1)
return requestString.substring(index1 + 1, index2);
}
return null;
}
public String getUrL() {
return url;
}
}
3.創(chuàng)建Response類(lèi)，響應(yīng)請(qǐng)求讀取文件并寫(xiě)回到瀏覽器
public class Response {
public static final int BUFFER_SIZE = 2048;
//瀏覽器訪問(wèn)D盤(pán)的文件
private static final String WEB_ROOT ="D:";
private Request request;
private OutputStream output;
public Response(OutputStream output) {
this.output = output;
}
public void setRequest(Request request) {
this.request = request;
}
public void sendStaticResource() throws IOException {
byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
FileInputStream fis = null;
try {
//拼接本地目錄和瀏覽器端口號(hào)后面的目錄
File file = new File(WEB_ROOT, request.getUrL());
//如果文件存在，且不是個(gè)目錄
if (file.exists() && !file.isDirectory()) {
fis = new FileInputStream(file);
int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
while (ch!=-1) {
output.write(bytes, 0, ch);
ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
}
}else {
//文件不存在，返回給瀏覽器響應(yīng)提示,這里可以拼接HTML任何元素
String retMessage = "<h1>"+file.getName()+" file or directory not exists</h1>";
String returnMessage ="HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" +
"Content-Type: text/html\r\n" +
"Content-Length: "+retMessage.length()+"\r\n" +
"\r\n" +
retMessage;
output.write(returnMessage.getBytes());
}
}
catch (Exception e) {
System.out.println(e.toString() );
}
finally {
if (fis!=null)
fis.close();
}
}
}
四、擴(kuò)展點(diǎn)
1.在WEB_INF文件夾下讀取web.xml解析，通過(guò)請(qǐng)求名找到對(duì)應(yīng)的類(lèi)名，通過(guò)類(lèi)名創(chuàng)建對(duì)象，用反射來(lái)初始化配置信息，如welcome頁(yè)面，Servlet、servlet-mapping，filter，listener，啟動(dòng)加載級(jí)別等。
2.抽象Servlet類(lèi)來(lái)轉(zhuǎn)碼處理請(qǐng)求和響應(yīng)的業(yè)務(wù)。發(fā)過(guò)來(lái)的請(qǐng)求會(huì)有很多，也就意味著我們應(yīng)該會(huì)有很多的Servlet，例如：RegisterServlet、LoginServlet等等還有很多其他的訪問(wèn)?？梢杂玫筋?lèi)似于工廠模式的方法處理，隨時(shí)產(chǎn)生很多的Servlet，來(lái)滿(mǎn)足不同的功能性的請(qǐng)求。
3.使用多線(xiàn)程。本文的代碼是死循環(huán)，且只能有一個(gè)鏈接，而現(xiàn)實(shí)中的情況是往往會(huì)有很多很多的客戶(hù)端發(fā)請(qǐng)求，可以把每個(gè)瀏覽器的通信封裝到一個(gè)線(xiàn)程當(dāng)中。
