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探秘Tomcat——一个简易的Servlet容器

即便再简陋的服务器也是服务器，今天就来循着书本的第二章来看看如何实现一个servlet容器。

背景知识

　　既然说到servlet容器这个名词，我们首先要了解它到底是什么。

servlet

　　相比你或多或少有所了解。servlet是用java编写的服务器端程序，主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。狭义的Servlet是指Java语言实现的一个接口，广义的Servlet是指任何实现了这个Servlet接口的类，一般情况下，人们将Servlet理解为后者。

容器

　　容器的概念很大，在这里可以理解为能够管理对象（servlet）的生命周期，对象与对象之间的依赖关系。

　　基于对以上两个概念的解释，那么对于serelvet容器的概念也就不再那么陌生了。

servlet容器

　　就是创建、管理servlet规范中相关对象、生命周期的应用程序。

 

Servlet接口

　　servlet是一种编程规范，要实现servlet编程需要用到javax.servlet和javax.servlet.http。所有的servlet程序都需要实现或继承自实现了javax.servlet.servlet接口。

                                                                                                                                                             

Servlet接口的方法

  • init（）：servlet容器的初始化方法，该方法只会被调用一次；
  • service（）：不同于init只会触发一次，service在客户端请求后就会被调用。同时需要传入参数servletRequest和servletResponse。从字面意思就能知道，servletRequest携带了客户端发送的HTTP请求的信息，而servletResponse则用于封装servlet的响应信息。
  • destroy（）：当servlet实例调用完毕要被移除时，destroy方法将被调用。
  • getServletConfig（）：该方法用于取得<servlet> <init-param>配置的参数
  • getServletInfo（）：该方法提供有关servlet的信息，如作者、版本、版权。

 

servlet容器的职责

  • 第一次调用servlet时，需要载入serlvet类并调用init方法；
  • 针对客户端的request请求，创建一个servletRequest对象和一个servletResponse对象；
  • 传参servletRequest和servletResponse，调用service方法；
  • 当关闭servlet类时，调用destroy方法。

 

 

简陋的servlet容器

　　之所以说是简陋的servlet容器，因为这里并没有实现servlet所有的方法，该容器只能支持很简单的servlet，也没有init方法和destroy方法。主要实现功能如下：

  • 等待HTTP请求；
  • 创建serlvetRequest和servletResponse对象；
  • 能够分别处理静态资源和servlet，当客户端请求静态资源时，则调用StaticResourceProcessor对象的process方法；当请求为serlvet则载入请求的servlet类并调用service方法。

 

主要包括6个类

  • HttpServer1：程序的入口，负责创建Request和Response对象，并根据HTTP请求类型将其转给相应的处理器处理；
  • Request：用于封装客户端HTTP请求信息；
  • Response：用于封装服务器响应信息；
  • StaticResourceProcessor：静态资源处理器；
  • ServletProcessor1：servlet处理器；
  • Constants：用于定义一些常量，如WEB_ROOT

 

HttpServer1

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package day0522;
 
import java.net.Socket;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.IOException;
 
public class HttpServer1 {
 
  /** 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.
   */
  // shutdown command
  private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
 
  // the shutdown command received
  private boolean shutdown = false;
 
  public static void main(String[] args) {
    HttpServer1 server = new HttpServer1();
    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);
 
        // check if this is a request for a servlet or a static resource
        // a request for a servlet begins with "/servlet/"
        if (request.getUri().startsWith("/servlet/")) {
          ServletProcessor1 processor = new ServletProcessor1();
          processor.process(request, response);
        }
        else {
          StaticResourceProcessor processor = new StaticResourceProcessor();
          processor.process(request, response);
        }
 
        // 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();
        System.exit(1);
      }
    }
  }
}

　　

从代码可以看出，该类主要内容与上篇的HttpServer类似，不同点有：

  • await会一直等待HTTP请求，如果等到请求，该方法会根据请求类型分发给对应的处理器来处理；
  • 支持静态资源的请求，可以通过类似http://localhost:8080/index.html这样的请求来访问
  • index.html页面；
  • 支持servlet的请求和解析，可以通过类似http://localhost:8080/PrimitiveServlet来访问PrimitiveServlet

 

Request与上篇介绍的Request无异，不再介绍，但是需要说明一点，这里的Request实现了ServletRequest接口。

　　

Response

　　同理，这里的Response也不在赘述。

　　

　　这里的getWriter方法中新建了PrintWriter，其中第二个参数是一个boolean类型，表示是否启动autoFlush。

 

StaticResourceProcessor

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package day0522;
 
import java.io.IOException;
 
public class StaticResourceProcessor {
 
  public void process(Request request, Response response) {
    try {
      response.sendStaticResource();
    }
    catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

　　

看代码可以看出：

　　该类相较上篇是新建的类，主要实现的方法有sendStaticResource，实际上这个方法在上篇中也有，只是直接放在Response中出现，并在HttpServer中声明调用，而这里是将两种请求类型分别封装成类。

 

ServletProcessor

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package day0522;
 
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.net.URLStreamHandler;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import javax.servlet.Servlet;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
 
public class ServletProcessor1 {
 
  public void process(Request request, Response response) {
 
    String uri = request.getUri();
    String servletName = uri.substring(uri.lastIndexOf("/") + 1);
    URLClassLoader loader = null;
 
    try {
      // create a URLClassLoader
      URL[] urls = new URL[1];
      URLStreamHandler streamHandler = null;
      File classPath = new File(Constants.WEB_ROOT);
      // the forming of repository is taken from the createClassLoader method in
      // org.apache.catalina.startup.ClassLoaderFactory
      String repository = (new URL("file", null, classPath.getCanonicalPath() + File.separator)).toString() ;
      // the code for forming the URL is taken from the addRepository method in
      // org.apache.catalina.loader.StandardClassLoader class.
      urls[0] = new URL(null, repository, streamHandler);
      loader = new URLClassLoader(urls);
    }
    catch (IOException e) {
      System.out.println(e.toString() );
    }
    Class myClass = null;
    try {
      myClass = loader.loadClass(servletName);
    }
    catch (ClassNotFoundException e) {
      System.out.println(e.toString());
    }
 
    Servlet servlet = null;
 
    try {
      servlet = (Servlet) myClass.newInstance();
      servlet.service((ServletRequest) request, (ServletResponse) response);
    }
    catch (Exception e) {
      System.out.println(e.toString());
    }
    catch (Throwable e) {
      System.out.println(e.toString());
    }
 
  }
}

　　

从代码看出：

  • 该类只有一个方法process，接收Request和Response两个参数；
  • 通过uri.substring来获取请求的servlet名；
  • 通过新建一个类加载器来装载请求的servlet类，用的类加载器为java.net.URLClassLoader；
  • 有了类加载器后，通过loadClass方法载入serlvet类；
  • 创建一个载入类的实例，并调用其service方法。

 

至此，我们明白了：

  • servlet容器会等待http请求；
  • request负责封装http请求信息；
  • response负责封装相应信息；
  • staticResourceProcessor负责静态资源请求处理；
  • servletProcessor负责servlet的请求处理；
  • 一个简易的servlet容器的运作原理。

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