试解析Tomcat运行原理（一）--- socket通信

时间 2019-11-17

原文原文链接

　　关于这篇文章也确实筹划了好久，今天决定开篇写第一篇，提及tomcat首先很容易联想到IIS，由于我最开始使用的就是.net技术，我第一次使用asp写学生成绩管理系统后，很茫然如何让别人都能看到或者说使用这个系统呢？由此认识了IIS，它是一个web容器，天生的多线程，及时响应用户提交的请求返回html页面，这就是我了解的最初的web容器的功能，由此咱们来认识tomcat也并不困难，能够的话，在了解完tomcat后咱们能够继续了解jboss、jetty等，好咱们进入主题。html

　　咱们在平时开发的过程当中是在使用eclipse时候才启动tomcat，对于一个web容器而言，简而言之，它是系统的一个守护进程，守护着对这台服务器某个端口发起的请求，基于这一点，它就须要一个监听程序，这个监听程序来获取来自这个端口的特定请求的数据，ok，直接点讲，咱们这里使用Socket来获取某个端口，一般是80端口的http请求，经过简单的Javajava

　　程序的死循环（粗糙的作法，后面逐步优化）来实现不断的获取80端口http请求，来达到监听80端口http请求的目的。java.net包下面的Socket和ServerSocket两个类就能实现咱们对8080端口的监听，去除中间的逻辑代码，咱们只看这个两个类的演绎的话以下：web

1 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("10.10.10.106"));

　　对本机的8080端口进行监听浏览器

1 socket = serverSocket.accept();             
2 input = socket.getInputStream(); 
3 output = socket.getOutputStream();

　　以上代码就是获取监听结果。tomcat

　　这是最简单和最精简的Socket通信原理，基于这个核心点咱们来开发一个简易的，能够提供静态页面访问的 custom tomcat，准备一个index.html文件放到/home/webroot目录下，那么除去拓展上面代码外，咱们还须要一个Response和一个Request。服务器

　　类设计以下：多线程

　　HttpServer：主函数所在类，负载启动ServerSocket和操做整合Socket监听到的数据，以及返回结果，即操做Response和Request。app

　　Request: 封装Socket监听到的用户端请求，包括请求的http uri信息。eclipse

　　Response：封装须要推送到客户端的结果数据，即咱们须要根据http uri 去本机寻找相应的资源，写给客户端。webapp

　　言简意赅，进入代码，首先 Request类代码：

 1 public class Request 
 2 {
 3     private InputStream input;
 4     private String uri;
 5     
 6     public Request(InputStream input) {
 7         this.input = input;
 8     }
 9     
10     public void parse()
11     {
12         StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
13         int i;
14         byte[] buffer = new byte[2048];
15         try
16         { 
17              i = input.read(buffer);
18         }
19         catch(IOException e) 
20         { 
21              e.printStackTrace(); 
22              i = -1; 
23         }
24 
25         for (int j=0; j<i; j++) 
26         {
27             request.append((char) buffer[j]);
28         } 
29         System.out.print(request.toString()); 
30         uri = parseUri(request.toString());
31     }
32     
33     private String parseUri(String requestString) 
34     {  
35         int index1, index2; 
36         index1 = requestString.indexOf(' ');
37         if (index1 != -1) { 
38             index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);
39             if (index2 > index1) 
40                 return requestString.substring(index1 + 1, index2); 
41             }  
42         return null;
43     }
44     
45     public String getUri() 
46     {
47         return uri;
48     }
49 }

　　代码解释：类包括一个属性和两个方法，input属性便是从Socket监听到的信息，Socket会将监听到的信息放入一个InputStream中，咱们使用Reqeust类的Input属性来接受。接收到输入流后，在parse中对这个输入流进行解析成字符串，即对Http请求进行拆解，获得完整的Http URL，因此这个方法是私有的，是类存在乎义的核心所在，而提供的对外方法parseUri是负载将parse解析的url结果提供给外界，即，客户端发来请求那个文件，具体的是最终提供给Response类，Response类获得这个文件名称后，去本地制定目录读取文件。Tomcat中一般就是webapps目录啦，很熟悉了吧，哈哈。

　　Response类如何实现这个读取文件的历史使命呢，代码以下:

 1 public class Response {
 2 
 3     private static final int BUFFER_SIZE = 1024; 
 4     Request request; 
 5     OutputStream output;
 6     
 7     public Response(OutputStream output) 
 8     { 
 9         this.output = output;
10     }
11 
12     public void setRequest(Request request)
13     {
14         this.request = request;
15     }
16 
17     public void sendStaticResource() throws IOException
18     {
19         byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
20         FileInputStream fis = null;
21         try 
22         {
23                 File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
24                 if (file.exists())
25                 { 
26                         fis = new FileInputStream(file); 
27                         int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE); 
28                         while (ch!=-1) { 
29                             output.write(bytes, 0, ch); 
30                             ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
31                         }
32                 }
33                 else 
34                 {
35                     String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" +
36                         "Content-Type: text/html\r\n" + 
37                         "Content-Length: 23\r\n" +
38                         "\r\n" +
39                         "<h1>File Not Found</h1>";
40                     output.write(errorMessage.getBytes());
41                 }
42         }
43         catch(Exception e) 
44         {
45                 System.out.println(e.toString());
46         }
47         finally{
48             fis.close();
49         }
50  
51     }
52 }

　　代码解释：Response一共三个属性，一个方法。三个属性，一个是设置属性，BUFFER_SIZE设置读写字节流大小，关于读写文件，我我的以为和服务器的性能和程序性能息息相关，不宜设定过大或太小（此处有不一样看法的同仁欢迎来喷，我对这块理解目前限于此）。Reqeust属性，对照前文呼应，Response须要获取Request类的uri结果信息，因此这里放了一个Request属性，获取uri。Output，就不用说了，也是这个类存在的核心意义，依照Request类提供的uri信息，在本地读写文件后，造成一个输出来，存放到output中，那么这项工做就由sendStaticResource这个共有方法完成啦。

　　好，代码到这个，能够说咱们你们已经看到一个tomcat模型了，有点万事俱备，只欠东风的感受，客户端发起请求，Response和Reqeust有了，那么继续往上游考虑，Reqeust依赖于客户端的请求，天然以来于Socket数据。咱们在这里作得简便一点，将ServerSocket和Socket封装到一个HttpServer类中来，代码以下：

 1 public class HttpServer {
 2     
 3     public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
 4     private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
 5     private boolean shutdown = false;
 6     public static void main(String[] args)
 7     {
 8         HttpServer httpServer = new HttpServer();
 9         httpServer.await();
10     }
11             
12     public void await()
13     {
14         ServerSocket serverSocket = null;
15         Integer port = 8080; 
16         try 
17         { 
18             serverSocket =  new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("10.10.10.106")); 
19         } 
20         catch(IOException e)     
21         { 
22             e.printStackTrace(); 
23             System.exit(1); 
24         } 
25         
26         while(!shutdown)
27         {
28             Socket socket = null;
29             InputStream input = null;
30             OutputStream output = null;
31             try 
32             { 
33                 socket = serverSocket.accept();
34                  
35                 input = socket.getInputStream(); 
36                 output = socket.getOutputStream(); 
37                 Request request = new Request(input); 
38                 request.parse(); 
39                 Response response = new Response(output);
40                 response.setRequest(request); response.sendStaticResource();  socket.close(); 
41                 shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
42             }
43             catch(Exception e) 
44             {
45                 e.printStackTrace();continue;
46             }
47         }
48     }
49 }

　　代码解释：咱们知道启动tomcat以后，只要服务正常，客户端任意时候发起一个http请求，tomcat就会响应，那么这里咱们确定须要一个while循环来模拟不间断的监听，类await方法就是负责不断的获取socket监听到的结果，有马上调动Reqeust和Response进行响应，加入主函数，为的是咱们这个是模拟的控制台程序，须要一个程序入口，main函数就是程序入口。此外，HttpServer类包括一个静态属性SHUTDOWN_COMMAND，输入为true则中止这个main函数，变量初始值为false，当客户端也就是Request响应获得客户端输入 http://10.10.10.108:8080/SHUTDOWN时候，则变量在while中会置成true，紧接着中止main，结束应用程序进程。

　　在eclipse中或者在命令行中启动这个main函数，命令行则是输入 java HttpServer.java。eclipse则是在main函数中右键 run as application启动。咱们打开浏览器，输入 http://10.10.10.108:8080/index.html,回车结果以下：

　　本地文件：

　　好了，夜深啦，就此搁笔了，抛砖引玉，欢迎提议和讨论，这个系列会继续下去，直到一个完整的能够响应一个java action请求的custom tomcat产品出来。

　　最后附上个人源代码：http://files.cnblogs.com/aspnetdream/Project.zip

　　参考：《How tomcat works》做者：Budi Kurniawan & Paul Deck