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作為后端開發(fā)人員，在實際的工作中我們會非常高頻地使用到web服務(wù)器。而tomcat作為web服務(wù)器領(lǐng)域中舉足輕重的一個web框架，又是不能不學習和了解的。
tomcat其實是一個web框架，那么其內(nèi)部是怎么實現(xiàn)的呢？如果不用tomcat我們能自己實現(xiàn)一個web服務(wù)器嗎？
首先，tomcat內(nèi)部的實現(xiàn)是非常復(fù)雜的，也有非常多的各類組件，我們在后續(xù)章節(jié)會深入地了解。
其次，本章我們將自己實現(xiàn)一個web服務(wù)器的。
下面我們就自己來實現(xiàn)一個看看。(【注】：參考了《How tomcat works》這本書)
http協(xié)議簡介
http是一種協(xié)議（超文本傳輸協(xié)議），允許web服務(wù)器和瀏覽器通過Internet來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，是一種請求/響應(yīng)協(xié)議。http底層使用TCP來進行通信。目前，http已經(jīng)迭代到了2.x版本，從最初的0.9、1.0、1.1到現(xiàn)在的2.x，每個迭代都加了很多功能。
在http中，始終都是客戶端發(fā)起一個請求，服務(wù)器接受到請求之后，然后處理邏輯，處理完成之后再發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)，客戶端收到響應(yīng)數(shù)據(jù)，然后請求結(jié)束。在這個過程中，客戶端和服務(wù)器都可以對建立的連接進行中斷操作。比如可以通過瀏覽器的停止按鈕。
http協(xié)議-請求
一個http協(xié)議的請求包含三部分：
* 方法 URI 協(xié)議/版本
* 請求的頭部
* 主體內(nèi)容
舉個例子
POST /examples/default.jsp HTTP/1.1 Accept: text/plain; text/html Accept
-Language: en-gb Connection: Keep-Alive Host: localhost User-Agent: Mozilla/4.0
(compatible; MSIE 4.01; Windows 98) Content-Length: 33 Content-Type:
application/x-www-form-urlencoded Accept-Encoding: gzip, deflate lastName
=Franks&firstName=Michael 數(shù)據(jù)的第一行包括：方法、URI、協(xié)議和版本。在這個例子里，方法為POST，URI為
/examples/default.jsp，協(xié)議為HTTP/1.1，協(xié)議版本號為1.1。他們之間通過空格來分離。
請求頭部從第二行開始，使用英文冒號（:）來分離鍵和值。
請求頭部和主體內(nèi)容之間通過空行來分離，例子中的請求體為表單數(shù)據(jù)。
http協(xié)議-響應(yīng)
類似于http協(xié)議的請求，響應(yīng)也包含三個部分。
* 協(xié)議 狀態(tài) 狀態(tài)描述
* 響應(yīng)的頭部
* 主體內(nèi)容
舉個例子
HTTP/1.1 200 OK Server: Microsoft-IIS/4.0 Date: Mon, 5 Jan 2004 13:13:33 GMT
Content-Type: text/html Last-Modified: Mon, 5 Jan 2004 13:13:12 GMT Content
-Length: 112 <html> <head> <title>HTTP Response Example</title> </head> <body>
Welcome to Brainy Software</body> </html>
第一行，HTTP/1.1 200 OK表示協(xié)議、狀態(tài)和狀態(tài)描述。
之后表示響應(yīng)頭部。
響應(yīng)頭部和主體內(nèi)容之間使用空行來分離。
Socket
Socket，又叫套接字，是網(wǎng)絡(luò)連接的一個端點（end
point）。套接字允許應(yīng)用程序從網(wǎng)絡(luò)中讀取和寫入數(shù)據(jù)。兩個不同計算機的不同進程之間可以通過連接來發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。A應(yīng)用要向B應(yīng)用發(fā)送數(shù)據(jù)，A應(yīng)用需要知道B應(yīng)用所在的IP地址和B應(yīng)用開放的套接字端口。java里面使用
java.net.Socket來表示一個套接字。
java.net.Socket最常用的一個構(gòu)造方法為：public Socket(String host, int port);
，host表示主機名或ip地址，port表示套接字端口。我們來看一個例子：
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", "8080"); OutputStream os =
socket.getOutputStream();boolean autoflush = true; PrintWriter out = new
PrintWriter( socket.getOutputStream(), autoflush); BufferedReader in= new
BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputstream())); // send an HTTP
request to the web server out.println("GET /index.jsp HTTP/1.1"); out.println(
"Host: localhost:8080"); out.println("Connection: Close"); out.println(); //
read the response boolean loop = true; StringBuffer sb = new StringBuffer(8096);
while (loop) { if (in.ready()) { int i=0; while (i != -1) { i = in.read();
sb.append((char) i); } loop = false; } Thread.currentThread().sleep(50L); }
這兒通過socket.getOutputStream()來發(fā)送數(shù)據(jù)，使用socket.getInputstream()來讀取數(shù)據(jù)。
ServerSocket
Socket表示一個客戶端套接字，任何時候如果你想發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，都需要構(gòu)造創(chuàng)建一個Socket?，F(xiàn)在假如我們需要一個服務(wù)器端的應(yīng)用程序，我們需要額外考慮更多的東西。因為服務(wù)器需要隨時待命，它不清楚什么時候一個客戶端會連接到它。在java里面，我們可以通過
java.net.ServerSocket來表示一個服務(wù)器套接字。
ServerSocket和Socket不同，它需要等待來自客戶端的連接。一旦有客戶端和其建立了連接，ServerSocket需要創(chuàng)建一個Socket來和客戶端進行通信。
ServerSocket有很多的構(gòu)造方法，我們拿其中的一個來舉例子。 public ServerSocket(int port, int backlog,
InetAddress bindAddr)throws IOException; new ServerSocket(8080, 1,
InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
* port表示端口
* backlog表示隊列的長度
* bindAddr表示地址
HttpServer
我們這兒還是看一個例子。
HttpServer表示一個服務(wù)器端入口，提供了一個main方法，并一直在8080端口等待，直到客戶端建立一個連接。這時，服務(wù)器通過生成一個Socket來對此連接進行處理。
public class HttpServer { /** WEB_ROOT is the directory where our HTML and
other files reside. * For this package, WEB_ROOT is the "webroot" directory
under the working * directory. * The working directory is the location in the
file system * from where the java command was invoked.*/ public static final
String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
// shutdown command private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
// the shutdown command received private boolean shutdown = false; public static
void main(String[] args) { HttpServer server = new HttpServer();
server.await(); }public void await() { ServerSocket serverSocket = null; int
port = 8080; try { serverSocket = new ServerSocket(port, 1,
InetAddress.getByName("127.0.0.1")); } catch (IOException e) {
e.printStackTrace(); System.exit(1); } // Loop waiting for a request while (!
shutdown) { Socket socket= null; InputStream input = null; OutputStream output =
null; try { socket = serverSocket.accept(); input = socket.getInputStream();
output= socket.getOutputStream(); // create Request object and parse Request
request =new Request(input); request.parse(); // create Response object
Response response =new Response(output); response.setRequest(request);
response.sendStaticResource();// Close the socket socket.close(); //check if
the previous URI is a shutdown command shutdown =
request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND); }catch (Exception e) {
e.printStackTrace();continue; } } } }
Request對象主要完成幾件事情
* 解析請求數(shù)據(jù)
* 解析uri（請求數(shù)據(jù)第一行） public class Request { private InputStream input; private
String uri;public Request(InputStream input) { this.input = input; } public void
parse() {// Read a set of characters from the socket StringBuffer request = new
StringBuffer(2048); int i; byte[] buffer = new byte[2048]; try { i =
input.read(buffer); }catch (IOException e) { e.printStackTrace(); i = -1; } for
(int j=0; j<i; j++) { request.append((char) buffer[j]); }
System.out.print(request.toString()); uri= parseUri(request.toString()); }
private String parseUri(String requestString) { int index1, index2; index1 =
requestString.indexOf(' '); if (index1 != -1) { index2 =
requestString.indexOf(' ', index1 + 1); if (index2 > index1) return
requestString.substring(index1 + 1, index2); } return null; } public String
getUri() {return uri; } }
Response主要是向客戶端發(fā)送文件內(nèi)容（如果請求的uri指向的文件存在）。
public class Response { private static final int BUFFER_SIZE = 1024; Request
request; 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 { File file = new
File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());if (file.exists()) { 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 { //
file not found String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" +
"Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" + "<h1>File
Not Found</h1>"; output.write(errorMessage.getBytes()); } } catch (Exception e)
{// thrown if cannot instantiate a File object System.out.println(e.toString()
); }finally { if (fis!=null) fis.close(); } } }
總結(jié)
在看了上面的例子之后，我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在Java里面實現(xiàn)一個web服務(wù)器真容易，代碼也非常簡單和清晰！
既然我們能很簡單地實現(xiàn)web服務(wù)器，為啥我們還需要tomcat呢？它又給我們帶來了哪些組件和特性呢，它又是怎么組裝這些組件的呢，后續(xù)章節(jié)我們將逐層分析。
這是我們后面將要分析的內(nèi)容，讓我們拭目以待！
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