JavaSE 手写 Web 服务器（二）
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一、背景
在上一篇文章 《JavaSE 手写 Web 服务器（一）》 中介绍了编写 web 服务器的初始模型，封装请求与响应和多线程处理的内容。但是，还是遗留一个问题：如何根据不同的请求 url 去触发不同的业务逻辑。
这个问题将在本篇解决。
二、涉及知识
XML：将配置信息写到 XML 文件，解决硬编码问题。
反射：读取 XML 文件配置并实例化对象。
三、封装控制器
目前手写的 web 容器只能处理一种业务请求，无论发送什么 url 的请求都是只返回一个内容相似的页面。
为了能很好的扩展 web 容器处理不同请求的功能，我们需要将 request 和 response 封装到控制器，让各个业务的控制器处理对应请求和响应。
3.1 抽离控制器
创建一个父类控制器：
public class Servlet {
public void service(Request request, Response response) {
doGet(request,response);
doPost(request,response);
}
protected void doGet(Request request, Response response) {
}
protected void doPost(Request request, Response response) {
}
}
父类中使用了模板方法的设计模式，将业务处理的行为交给子类去处理。
当我们需要一个控制器去处理登陆请求时，我们创建一个 LoginServlet 类去继承 Servlet 并重写 doGet 或 doPost 方法：
public class LoginServlet extends Servlet {
@Override
protected void doPost(Request request, Response response) {
response.println("<!DOCTYPE html>")
.println("<html lang=\"zh\">")
.println(" <head> ")
.println(" <meta charset=\"UTF-8\">")
.println(" <title>测试</title>")
.println(" </head> ")
.println(" <body> ")
.println(" <h3>Hello " + request.getParameter("username") + "</h3>")// 获取登陆名
.println(" </body> ")
.println("</html>");
}
}
如果需要处理注册请求，创建一个 RegisterServlet 类继承 Servlet 并重写 doGet 或 doPost 方法即可。
3.2 创建 web 容器上下文
为了能更好的管理多个控制器实例以及请求 url 与控制器的对应关系，我们需要一个类对其封装和管理。
/**
* web 容器上下文
* @author Light
*
*/
public class ServletContext {
// 存储处理不同请求的 servlet
// servletName -> servlet 子类
private Map<String,Servlet> servletMap;
// 存储请求 url 与 servlet 的对应关系
// 请求 url -> servletName
private Map<String,String> mappingMap;
public ServletContext() {
this.servletMap = new HashMap<String, Servlet>();
this.mappingMap = new HashMap<String, String>();
}
public Map<String, Servlet> getServletMap() {
return servletMap;
}
public void setServletMap(Map<String, Servlet> servletMap) {
this.servletMap = servletMap;
}
public Map<String, String> getMappingMap() {
return mappingMap;
}
public void setMappingMap(Map<String, String> mappingMap) {
this.mappingMap = mappingMap;
}
}
3.3 创建配置类
虽然有了 web 容器上下文，但是 web 容器上下文并不是一开始就存放配置信息的。配置信息在 web 容器启动时被注册或写入到上下文中，因此需要一个管理配置的类负责该操作：
/**
* 配置文件类
* @author Light
*
*/
public class WebApp {
private static ServletContext context;
static {
context = new ServletContext();
Map<String,Servlet> servletMap = context.getServletMap();
Map<String,String> mappingMap = context.getMappingMap();
// 注册 登陆控制器
servletMap.put("login", new LoginServlet());
mappingMap.put("/login", "login");
// 如有更多请求需要处理，在此配置对应的控制器即可
}
/**
* 通过请求 url 获取对应的 Servlet 对象
* @param url
* @return
*/
public static Servlet getServlet(String url) {
if (url == null || "".equals(url.trim())) {
return null;
}
String servletName = context.getMappingMap().get(url);
Servlet servlet = context.getServletMap().get(servletName);
return servlet;
}
}
改造 Dispatcher 的 run 方法，从 WebApp 类中获取控制器实例：
@Override
public void run() {
// 获取控制器
Servlet servlet = WebApp.getServlet(this.request.getUrl());
// 处理请求
servlet.service(request, response);
try {
this.response.pushToClient(code);
this.socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
四、解决硬编码问题
在 WebApp 类中，我们配置了 LoginServlet 类以及相关信息，这种写法属于硬编码，且这个两个类发生了耦合。
为了解决上述问题，我们可以将 LoginServlet 类的配置写到一个 xml 文件中，WebApp 类负责读取和解析 xml 文件中的信息并将信息写入到 web 容器上下文中，在 Dispatcher 类中通过反射实例化控制器对象处理请求。
创建 web.xml 配置文件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app>
<servlet>
<servlet-name>login</servlet-name>
<servlet-class>com.light.controller.LoginServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>login</servlet-name>
<url-pattern>/login</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>
创建两个类用于封装 web.xml 配置文件中的数据，即 <servlet> 和 <servlet-mapping> 相关标签的内容：
/**
* 封装 web.xml 中 <servlet> 配置信息
* @author Light
*
*/
public class ServletXml {
private String servletName;
private String servletClazz;
public String getServletName() {
return servletName;
}
public void setServletName(String servletName) {
this.servletName = servletName;
}
public String getServletClazz() {
return servletClazz;
}
public void setServletClazz(String servletClazz) {
this.servletClazz = servletClazz;
}
}
/**
* 封装 web.xml 中 <servlet-mapping> 配置信息
* @author Light
*
*/
public class ServletMappingXml {
private String servletName;
private List<String> urlPattern = new ArrayList<>();
public String getServletName() {
return servletName;
}
public void setServletName(String servletName) {
this.servletName = servletName;
}
public List<String> getUrlPattern() {
return urlPattern;
}
public void setUrlPattern(List<String> urlPattern) {
this.urlPattern = urlPattern;
}
}
创建 xml 文件解析器，用于解析 web.xml 配置文件：
/**
* xml文件解析器
* @author Light
*
*/
public class WebHandler extends DefaultHandler{
private List<ServletXml> servletXmlList;
private List<ServletMappingXml> mappingXmlList;
private ServletXml servletXml;
private ServletMappingXml servletMappingXml;
private String beginTag;
private boolean isMapping;
@Override
public void startDocument() throws SAXException {
servletXmlList = new ArrayList<>();
mappingXmlList = new ArrayList<>();
}
@Override
public void startElement(String uri, String localName, String qName, Attributes attributes) throws SAXException {
if (qName != null) {
beginTag = qName;
if ("servlet".equals(qName)) {
isMapping = false;
servletXml = new ServletXml();
} else if ("servlet-mapping".equals(qName)){
isMapping = true;
servletMappingXml = new ServletMappingXml();
}
}
}
@Override
public void characters(char[] ch, int start, int length) throws SAXException {
if (this.beginTag != null) {
String str = new String(ch,start,length);
if(isMapping) {
if("servlet-name".equals(beginTag)) {
servletMappingXml.setServletName(str);
} else if ("url-pattern".equals(beginTag)) {
servletMappingXml.getUrlPattern().add(str);
}
} else {
if("servlet-name".equals(beginTag)) {
servletXml.setServletName(str);
} else if ("servlet-class".equals(beginTag)) {
servletXml.setServletClazz(str);
}
}
}
}
@Override
public void endElement(String uri, String localName, String qName) throws SAXException {
if (qName != null) {
if ("servlet".equals(qName)) {
this.servletXmlList.add(this.servletXml);
} else if ("servlet-mapping".equals(qName)){
this.mappingXmlList.add(this.servletMappingXml);
}
}
this.beginTag = null;
}
public List<ServletXml> getServletXmlList() {
return servletXmlList;
}
public List<ServletMappingXml> getMappingXmlList() {
return mappingXmlList;
}
}
改造 ServletContext 类：
// 存储处理不同请求的 servlet
// servletName -> servlet 子类的全名
private Map<String,String> servletMap;
即 将 private Map<String,Servlet> servletMap 改成 private Map<String,String> servletMap 。
注意，get 和 set 方法都需要修改。
改造 WebApp 类中注册控制器相关代码：
/**
* 配置文件类
* @author Light
*
*/
public class WebApp {
private static ServletContext context;
static {
context = new ServletContext();
Map<String,String> servletMap = context.getServletMap();
Map<String,String> mappingMap = context.getMappingMap();
try {
SAXParserFactory factory = SAXParserFactory.newInstance();
SAXParser sax = factory.newSAXParser();
WebHandler handler = new WebHandler();
// 读取和解析 xml 文件
sax.parse(Thread
.currentThread()
.getContextClassLoader()
.getResourceAsStream("com/light/server/web.xml"),
handler);
// 注册 servlet
List<ServletXml> servletXmlList = handler.getServletXmlList();
for (ServletXml servletXml : servletXmlList) {
servletMap.put(servletXml.getServletName(), servletXml.getServletClazz());
}
// 注册 mapping
List<ServletMappingXml> mappingXmlList = handler.getMappingXmlList();
for (ServletMappingXml mapping : mappingXmlList) {
List<String> urls = mapping.getUrlPattern();
for (String url : urls) {
mappingMap.put(url, mapping.getServletName());
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 通过请求 url 获取对应的 Servlet 对象
* @param url
* @return
*/
public static String getServletClazz(String url) {
if (url == null || "".equals(url.trim())) {
return null;
}
String servletName = context.getMappingMap().get(url);
String servletClazz = context.getServletMap().get(servletName);
return servletClazz;
}
}
改造 Dispatcher 类的 run 方法，通过反射实例化对象：
@Override
public void run() {
try {
// 获取控制器包名
String servletClazz = WebApp.getServletClazz(this.request.getUrl());
// 通过反射实例化控制器对象
Servlet servlet = (Servlet) Class.forName(servletClazz).newInstance();
// 处理请求
servlet.service(request, response);
this.response.pushToClient(code);
this.socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
五、总结
手写 web 容器的内容到此结束。
文章中主要介绍编写 web 容器的大致流程，代码中还有许多地方需要考虑（过滤器、监听器、日志打印等）和优化，仅作为笔者对 web 容器的理解与分享，并不是为了教读者重复造轮子。
学习东西要知其然，更要知其所以然。
六、源码
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