tomcat原理解析(一)：一个简单的实现

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2017年03月07日 09:54:27 逆水行舟不进则退阅读数：19328 标签： tomcat 更多

一概述

前段时间去面试，被人问到了tomcat实现原理。由于平时没怎么关注容器的实现细节，这个问题基本没回答上来。所以最近花了很多时间一直在网上找资料和看tomcat的源码来研究里面处理一个HTTP请求的流程。网上讲tomcat的帖子比较多，大多都是直接切入主题看其源码，从我个人感受来说直接研究其源码实现比较难理解和非常枯燥，需要由简到难，慢慢深入。

二一个简单tomcat服务器实现

tomat是一个servlet容器，来处理http请求。在平时的使用中我们都会再浏览器中输入http地址来访问服务资源，比如格式http://host[":"port][abs_path]。从浏览器到服务端的一次请求都遵循http协议，在网络上其实走仍然是tcp协议，即我们常使用的socket来处理客户端和服务器的交互。根据输入的http地址可以知道服务器的IP地址和端口，根据这两个参数就可以定位到服务器的唯一地址。tomcat根据http地址端口后面的资源路径就可以知道反馈什么样的资源给浏览器。下面给出了一个非常简单的代码模拟了tomcat的简单实现

package com;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.StringTokenizer;
public class TomcatServer {
private final static int PORT = 8080;
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket server = new ServerSocket(PORT);//根据端口号启动一个serverSocket
ServletHandler servletHandler=new ServletHandler(server);
servletHandler.start();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static class ServletHandler extends Thread{
ServerSocket server=null;
public ServletHandler(ServerSocket server){
this.server=server;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
Socket client = null;
client = server.accept();//ServerSocket阻塞等待客户端请求数据
if (client != null) {
try {
System.out.println("接收到一个客户端的请求");
//根据客户端的Socket对象获取输入流对象。
//封装字节流到字符流
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
// GET /test.jpg /HTTP1.1
//http请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文。
//这里取的第一行数据就是请求行。http协议详解可以参考http://www.cnblogs.com/li0803/archive/2008/11/03/1324746.html说的很详细
String line = reader.readLine();
System.out.println("line: " + line);
//拆分http请求路径，取http需要请求的资源完整路径
String resource = line.substring(line.indexOf('/'),line.lastIndexOf('/') - 5);
System.out.println("the resource you request is: "+ resource);
resource = URLDecoder.decode(resource, "UTF-8");
//获取到这次请求的方法类型，比如get或post请求
String method = new StringTokenizer(line).nextElement().toString();
System.out.println("the request method you send is: "+ method);
//继续循环读取浏览器客户端发出的一行一行的数据
while ((line = reader.readLine()) != null) {
if (line.equals("")) {//当line等于空行的时候标志Header消息结束
break;
}
System.out.println("the Http Header is : " + line);
}
//如果是POST的请求，直接打印POST提交上来的数据
if ("post".equals(method.toLowerCase())) {
System.out.println("the post request body is: "
+ reader.readLine());
}else if("get".equals(method.toLowerCase())){
//判断是get类型的http请求处理
//根据http请求的资源后缀名来确定返回数据
//比如下载一个图片文件，我这里直接给定一个图片路径来模拟下载的情况
if (resource.endsWith(".jpg")) {
transferFileHandle("d://123.jpg", client);
closeSocket(client);
continue;
} else {
//直接返回一个网页数据
//其实就是将html的代码以字节流的形式写到IO中反馈给客户端浏览器。
//浏览器会根据http报文“Content-Type”来知道反馈给浏览器的数据是什么格式的，并进行什么样的处理
PrintStream writer = new PrintStream(client.getOutputStream(), true);
writer.println("HTTP/1.0 200 OK");// 返回应答消息,并结束应答
writer.println("Content-Type:text/html;charset=utf-8");
writer.println();
//writer.println("Content-Length:" + html.getBytes().length);// 返回内容字节数
writer.println("<html><body>");
writer.println("<a href='www.baidu.com'>百度</a>");
writer.println("<img src='https://ss0.bdstatic.com/5aV1bjqh_Q23odCf/static/superman/img/logo/bd_logo1_31bdc765.png'></img>");
writer.println("</html></body>");
//writer.println("HTTP/1.0 404 Not found");// 返回应答消息,并结束应答
writer.println();// 根据 HTTP 协议, 空行将结束头信息
writer.close();
closeSocket(client);//请求资源处理完毕，关闭socket链接
continue;
}
}
} catch (Exception e) {
System.out.println("HTTP服务器错误:"
+ e.getLocalizedMessage());
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private void closeSocket(Socket socket) {
try {
socket.close();
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println(socket + "离开了HTTP服务器");
}
private void transferFileHandle(String path, Socket client) {
File fileToSend = new File(path);
if (fileToSend.exists() && !fileToSend.isDirectory()) {
try {
//根据Socket获取输出流对象，将访问的资源数据写入到输出流中
PrintStream writer = new PrintStream(client.getOutputStream());
writer.println("HTTP/1.0 200 OK");// 返回应答消息,并结束应答
writer.println("Content-Type:application/binary");
writer.println("Content-Length:" + fileToSend.length());// 返回内容字节数
writer.println();// 根据 HTTP 协议, 空行将结束头信息
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileToSend);
byte[] buf = new byte[fis.available()];
fis.read(buf);
writer.write(buf);
writer.close();
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

三实践

1.在浏览器中输入http://localhost:8080/123.jpg 链接，可以看到浏览器里面就将123.jpg下载到本地了。

2.在浏览器中输入一个服务器不能识别的请求后缀比如http://localhost:8080/123.jpg1，可以看到浏览器打开了一个网页。如下图：点击里面的百度链接可以跳转

3.后台tomcat服务器打印的http请求报文

接收到一个客户端的请求
line: GET /123.jpg1 HTTP/1.1
the resource you request is: /123.jpg1
the request method you send is: GET
the Http Header is : Host: localhost:8080
the Http Header is : Connection: keep-alive
the Http Header is : Pragma: no-cache
the Http Header is : Cache-Control: no-cache
the Http Header is : Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
the Http Header is : Upgrade-Insecure-Requests: 1
the Http Header is : User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/47.0.2526.106 Safari/537.36
the Http Header is : Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
the Http Header is : Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Socket[addr=/0:0:0:0:0:0:0:1,port=57864,localport=8080]离开了HTTP服务器

四总结

从整个代码和测试情况来看，一次http请求其实就是一次socket套接字的处理。浏览器发起scoket的请求，tomcat服务器接受请求，并根据请求的路径定位客户端需要访问的资源。只是socket客户端和服务器数据在交互时，都遵守着http协议规范。当然真正的tomcat容器比这个demo实现要复杂的很多，这个简易的tomcat服务器能够帮我们更好的理解tomcat源码。