惊呆了！手写4个mini版的tomcat

　　写在前面
　　ApacheTomcat是JavaServlet，JavaServerPages（JSP），Java表达式语言和Java的WebSocket技术的一个开源实现，通常我们将Tomcat称为Web容器或者Servlet容器。
　　今天，我们就来手写tomcat，但是说明一下：咱们不是为了装逼才来写tomcat，而是希望大家能更多的理解和掌握tomcat。
　　废话不多说了，直接开干。基本结构tomcat架构图
　　我们可以把上面这张架构图做简化，简化后为：
　　什么是http协议
　　Http是一种网络应用层协议，规定了浏览器与web服务器之间如何通信以及数据包的结构。
　　通信大致可以分为四步：先建立连接。发送请求数据包。发送响应数据包。关闭连接。
　　优点web服务器可以利用有限的连接为尽可能多的客户请求服务。tomcat中Servlet的运作方式在浏览器地址栏输入http：ip：portservletday01hello浏览器依据IP、port建立连接（即与web服务器之间建立网络连接）。浏览器需要将相关数据打包（即按照http协议要求，制作一个请求数据包，包含了一些数据，比如请求资源路径），并且将请求数据包发送出去。web服务器会将请求数据包中数据解析出来，并且将这些数据添加到request对象，同时，还会创建一个response对象。web服务器创建Servlet对象，然后调用该对象的service方法（会将request和response作为参数）。注：在service方法里面，通过使用request获得请求相关的数据，比如请求参数值，然后将处理结果写到response。web服务器将response中的数据取出来，制作响应数据包，然后发送给浏览器。浏览器解析响应数据包，然后展现。
　　可以总结唯一张图：
　　什么是Servlet呢？
　　Servlet是JavaEE规范的一种，主要是为了扩展Java作为Web服务的功能，统一接口。由其他内部厂商如tomcat，jetty内部实现web的功能。如一个http请求到来：容器将请求封装为servlet中的HttpServletRequest对象，调用init（），service（）等方法输出response，由容器包装为httpresponse返回给客户端的过程。
　　什么是Servlet规范？从Jar包上来说，Servlet规范就是两个Jar文件。servletapi。jar和jspapi。jar，Jsp也是一种Servlet。从package上来说，就是javax。servlet和javax。servlet。http两个包。从接口来说，就是规范了Servlet接口、Filter接口、Listener接口、ServletRequest接口、ServletResponse接口等。类图如下：
　　第一版：Socket版
　　使用Socket编程，实现简单的客户端和服务端的聊天。
　　服务端代码如下：packagecom。tian。v1；importjava。io。；importjava。net。；publicclassServer｛publicstaticStringreadlinenull；publicstaticStringinTempnull；publicstaticStringturnLine；publicstaticfinalStringclient客户端：；publicstaticfinalStringserver服务端：；publicstaticfinalintPORT8090；publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛ServerSocketserverSocketnewServerSocket（PORT）；System。out。println（服务端已经准备好了）；SocketsocketserverSocket。accept（）；BufferedReadersystemInnewBufferedReader（newInputStreamReader（System。in））；BufferedReadersocketInnewBufferedReader（newInputStreamReader（socket。getInputStream（）））；PrintWritersocketOutnewPrintWriter（socket。getOutputStream（））；while（true）｛inTempsocketIn。readLine（）；if（inTemp！nullinTemp。contains（over））｛systemIn。close（）；socketIn。close（）；socketOut。close（）；socket。close（）；serverSocket。close（）；｝System。out。println（clientinTemp）；System。out。print（server）；readlinesystemIn。readLine（）；socketOut。println（readline）；socketOut。flush（）；｝｝｝
　　客户端代码如下：packagecom。tian。v1；importjava。io。；importjava。net。；publicclassClient｛publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛Stringreadline；StringinTemp；finalStringclient客户端说：；finalStringserver服务端回复：；intport8090；byte〔〕ipAddressTemp｛127，0，0，1｝；InetAddressipAddressInetAddress。getByAddress（ipAddressTemp）；首先直接创建socket，端口号11023为系统保存，一般设在1023之外SocketsocketnewSocket（ipAddress，port）；BufferedReadersystemInnewBufferedReader（newInputStreamReader（System。in））；BufferedReadersocketInnewBufferedReader（newInputStreamReader（socket。getInputStream（）））；PrintWritersocketOutnewPrintWriter（socket。getOutputStream（））；while（true）｛System。out。print（client）；readlinesystemIn。readLine（）；socketOut。println（readline）；socketOut。flush（）；处理inTempsocketIn。readLine（）；if（inTemp！nullinTemp。contains（over））｛systemIn。close（）；socketIn。close（）；socketOut。close（）；socket。close（）；｝System。out。println（serverinTemp）；｝｝｝
　　过程如下：
　　，时长00：44第二版：我们直接请求http：localhost：8090
　　实现代码如下：packagecom。tian。v2；importjava。io。IOException；importjava。io。OutputStream；importjava。net。ServerSocket；importjava。net。Socket；publicclassMyTomcat｛设定启动和监听端口privateintport8090；启动函数throwsIOExceptionpublicvoidstart（）throwsIOException｛System。out。println（mytomcatstarting。。。）；StringresponseData6666666；ServerSocketsocketnewServerSocket（port）；while（true）｛Socketacceptsocket。accept（）；OutputStreamoutputStreamaccept。getOutputStream（）；StringresponseTextHttpProtocolUtil。getHttpHeader200（responseData。length（））responseData；outputStream。write（responseText。getBytes（））；accept。close（）；｝｝启动入口publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsIOException｛MyTomcattomcatnewMyTomcat（）；tomcat。start（）；｝｝
　　再写一个工具类，内容如下；ackagecom。tian。v2；publicclassHttpProtocolUtil｛200状态码，头信息paramcontentLength响应信息长度return200headerinfopublicstaticStringgetHttpHeader200（longcontentLength）｛returnHTTP1。1200OKContentType：texthtmlContentLength：contentLengthr；｝为响应码404提供请求头信息（此处也包含了数据内容）return404headerinfopublicstaticStringgetHttpHeader404（）｛Stringstr404h1404notfoundh1；returnHTTP1。1404NOTFoundContentType：texthtmlContentLength：str404。getBytes（）。lengthrstr404；｝｝
　　启动main方法：
　　使用IDEA访问：
　　在浏览器访问：
　　自此，我们的第二版本搞定。下面继续第三个版本；第三版：封装请求信息和响应信息
　　一个http协议的请求包含三部分：方法URI协议版本请求的头部主体内容
　　比如POSTindex。htmlHTTP1。1Accept：textplain；texthtmlAcceptLanguage：engbConnection：KeepAliveHost：localhostUserAgent：Mozilla4。0（compatible；MSIE4。01；Windows98）ContentLength：33ContentType：applicationxwwwformurlencodedAcceptEncoding：gzip，deflatelastNametianfirstNameJohnTian
　　简单的解释数据的第一行包括：方法、URI、协议和版本。在这个例子里，方法为POST，URI为index。html，协议为HTTP1。1，协议版本号为1。1。他们之间通过空格来分离。请求头部从第二行开始，使用英文冒号（：）来分离键和值。请求头部和主体内容之间通过空行来分离，例子中的请求体为表单数据。
　　类似于http协议的请求，响应也包含三个部分。协议状态状态描述响应的头部主体内容
　　比如：HTTP1。1200OKServer：MicrosoftIIS4。0Date：Mon，5Jan200413：13：33GMTContentType：texthtmlLastModified：Mon，5Jan200413：13：12GMTContentLength：112htmlheadtitleHTTPResponseExampletitleheadbodyWelcometoBrainySoftwarebodyhtml
　　简单解释第一行，HTTP1。1200OK表示协议、状态和状态描述。之后表示响应头部。响应头部和主体内容之间使用空行来分离。
　　代码实现
　　创建一个工具类，用来获取静态资源信息。packagecom。tian。v3；importcom。tian。v2。HttpProtocolUtil；importjava。io。IOException；importjava。io。InputStream；importjava。io。OutputStream；提取了一些共用类和函数publicclassResourceUtil｛根据请求url获取完整绝对路径publicstaticStringgetPath（Stringurl）｛StringpathResourceUtil。class。getResource（）。getPath（）；returnpath。replaceAll（，）url；｝输出静态资源信息publicstaticvoidoutputResource（InputStreaminput，OutputStreamoutput）throwsIOException｛intcount0；while（count0）｛countinput。available（）；｝intresourceSizecount；output。write（HttpProtocolUtil。getHttpHeader200（resourceSize）。getBytes（））；longwritten0；intbyteSize1024；byte〔〕bytesnewbyte〔byteSize〕；while（writtenresourceSize）｛if（writtenbyteSizeresourceSize）｛byteSize（int）（resourceSizewritten）；bytesnewbyte〔byteSize〕；｝input。read（bytes）；output。write（bytes）；output。flush（）；writtenbyteSize；｝｝｝
　　另外HttpProtocolUtil照样用第二版本中。
　　再创建Request类，用来解析并存放请求相关参数。packagecom。tian。v3；importjava。io。IOException；importjava。io。InputStream；publicclassRequest｛请求方式，eg：GET、POSTprivateStringmethod；请求路径，eg：index。htmlprivateStringurl；请求信息输入流
　　示例preGETHTTP1。1Host：localhostConnection：keepalivePragma：nocacheCacheControl：nocacheUpgradeInsecureRequests：1UserAgent：Mozilla5。0（Macintosh；IntelMacOSX10156）AppleWebKit537。36（KHTML，likeGecko）Chrome85。0。4183。83Safari537。36preprivateInputStreaminputStream；publicRequest（）｛｝publicRequest（InputStreaminputStream）throwsIOException｛this。inputStreaminputStream；intcount0；while（count0）｛countinputStream。available（）；｝byte〔〕bytesnewbyte〔count〕；inputStream。read（bytes）；requestString参考：this。inputStream示例StringrequestStringnewString（bytes）；按换行分隔String〔〕requestStringArrayrequestString。split（n）；读取第一行数据，即：GETHTTP1。1StringfirstLinerequestStringArray〔0〕；遍历第一行数据按空格分隔String〔〕firstLineArrayfirstLine。split（）；this。methodfirstLineArray〔0〕；this。urlfirstLineArray〔1〕；｝publicStringgetMethod（）｛returnmethod；｝publicvoidsetMethod（Stringmethod）｛this。methodmethod；｝publicStringgetUrl（）｛returnurl；｝publicvoidsetUrl（Stringurl）｛this。urlurl；｝publicInputStreamgetInputStream（）｛returninputStream；｝publicvoidsetInputStream（InputStreaminputStream）｛this。inputStreaminputStream；｝｝
　　把第二版的MyTomcat进行小小调整：packagecom。tian。v3；importjava。io。IOException；importjava。io。OutputStream；importjava。net。ServerSocket；importjava。net。Socket；publicclassMyTomcat｛privatestaticfinalintPORT8090；publicvoidstart（）throwsIOException｛System。out。println（mytomcatstarting。。。）；ServerSocketsocketnewServerSocket（PORT）；while（true）｛Socketacceptsocket。accept（）；OutputStreamoutputStreamaccept。getOutputStream（）；分别封装Request和ResponseRequestrequestnewRequest（accept。getInputStream（））；ResponseresponsenewResponse（outputStream）；根据request中的url，输出response。outputHtml（request。getUrl（））；accept。close（）；｝｝publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsIOException｛MyTomcattomcatnewMyTomcat（）；tomcat。start（）；｝｝
　　然后再创建一个index。html，内容很简单：！DOCTYPEhtmlhtmllangenheadmetacharsetUTF8titlehelloworldtitleheadbodyh2youalreadysucceed！h2bodyhtml
　　这一需要注意，index。html文件的存放路径不放错了，视本地路径来定哈，放在classes文件夹下的。你可以debug试试，看看你应该放在那个目录下。
　　启动MyTomcat。
　　访问http：localhost：8090index。html
　　自此，我们针对于Http请求参数和相应参数做了一个简单的解析以及封装。
　　尽管其中还有很多问题，但是字少看起来有那点像样了。我们继续第四版，第四版：实现动态请求资源
　　用过servlet的同学都知道，Servlet中有三个很重要的方法init、destroy、service。其中还记得我们自己写LoginServlet的时候，还会重写HttpServlet中的doGet（）和doPost（）方法。下面们就自己来搞一个：
　　Servlet类代码如下：publicinterfaceServlet｛voidinit（）throwsException；voiddestroy（）throwsException；voidservice（Requestrequest，Responseresponse）throwsException；｝
　　然后再写一个HttpServlet来实现Servlet。
　　代码实现如下：packagecom。tian。v4；publicabstractclassHttpServletimplementsServlet｛Overridepublicvoidinit（）throwsException｛｝Overridepublicvoiddestroy（）throwsException｛｝Overridepublicvoidservice（Requestrequest，Responseresponse）throwsException｛Stringmethodrequest。getMethod（）；if（GET。equalsIgnoreCase（method））｛doGet（request，response）；｝else｛doPost（request，response）；｝｝publicabstractvoiddoGet（Requestrequest，Responseresponse）throwsException；publicabstractvoiddoPost（Requestrequest，Responseresponse）throwsException；｝
　　下面我们就来写一个自己的Servlet，比如LoginServlet。packagecom。tian。v4；publicclassLoginServletextendsHttpServlet｛OverridepublicvoiddoGet（Requestrequest，Responseresponse）throwsException｛StringrepTexth1LoginServletbyGETmethodh1；response。output（HttpProtocolUtil。getHttpHeader200（repText。length（））repText）；｝OverridepublicvoiddoPost（Requestrequest，Responseresponse）throwsException｛StringrepTexth1LoginServletbyPOSTmethodh1；response。output（HttpProtocolUtil。getHttpHeader200（repText。length（））repText）；｝Overridepublicvoidinit（）throwsException｛｝Overridepublicvoiddestroy（）throwsException｛｝｝
　　大家是否还记得，我们在学习Servlet的时候，在resources目录下面有个web。xml。我们这个版本也把这个xml文件给引入。lt；？xmlversion1。0encodingutf8？webappservletservletnameloginservletnameservletclasscom。tian。v4。LoginServletservletclassservletservletmappingservletnameloginservletnameurlpatternloginurlpatternservletmappingwebapp
　　既然引入了xml文件，那我们就需要去读取这个xml文件，并解析器内容。所以这里我们需要引入两个jar包。dependenciesdependencygroupIddom4jgroupIddom4jartifactIdversion1。6。1versiondependencydependencygroupIdjaxengroupIdjaxenartifactIdversion1。1。6versiondependencydependencies
　　万事俱备，只欠东风了。这时候我们来吧MyTomcat这个类做一些调整即可。
　　下面有个很重要的initServlet（）方法，刚刚是对应下面这张图中的Listservlets，但是我们代码里使用的是Map来存储Servlet的，意思就那么个意思，把Servlet放在集合里。
　　这也就是为什么大家都把Tomcat叫做Servlet容器的原因，其实真正的容器还是java集合。packagecom。tian。v4；importcom。tian。v3。RequestV3；importcom。tian。v3。ResponseV3；importorg。dom4j。Document；importorg。dom4j。Element；importorg。dom4j。io。SAXReader；importjava。io。IOException；importjava。io。InputStream；importjava。io。OutputStream；importjava。net。ServerSocket；importjava。net。Socket；importjava。util。HashMap；importjava。util。List；importjava。util。Map；publicclassMyTomcat｛设定启动和监听端口privatestaticfinalintPORT8090；存放Servlet信息，url：Servlet实例privateMapString，HttpServletservletMapnewHashMap（）；publicvoidstart（）throwsException｛System。out。println（mytomcatstarting。。。）；initServlet（）；ServerSocketsocketnewServerSocket（PORT）；while（true）｛Socketacceptsocket。accept（）；OutputStreamoutputStreamaccept。getOutputStream（）；分别封装RequestV3和ResponseV3RequestV4requestV3newRequestV4（accept。getInputStream（））；ResponseV4responseV3newResponseV4（outputStream）；根据url来获取ServletHttpServlethttpServletservletMap。get（requestV3。getUrl（））；如果Servlet为空，说明是静态资源，不为空即为动态资源，需要执行Servlet里的方法if（httpServletnull）｛responseV3。outputHtml（requestV3。getUrl（））；｝else｛httpServlet。service（requestV3，responseV3）；｝accept。close（）；｝｝publicstaticvoidmain（String〔〕args）throwsException｛MyTomcattomcatnewMyTomcat（）；tomcat。start（）；｝解析web。xml文件，把url和servlet解析出来，并保存到一个java集合里（Map）publicvoidinitServlet（）throwsException｛InputStreamresourceAsStreamthis。getClass（）。getClassLoader（）。getResourceAsStream（web。xml）；SAXReadersaxReadernewSAXReader（）；DocumentdocumentsaxReader。read（resourceAsStream）；ElementrootElementdocument。getRootElement（）；ListElementlistrootElement。selectNodes（servlet）；for（Elementelement：list）｛servletnameshowservletnameElementservletnameElement（Element）element。selectSingleNode（servletname）；StringservletNameservletnameElement。getStringValue（）；servletclassserver。ShowServletservletclassElementservletclassElement（Element）element。selectSingleNode（servletclass）；StringservletClassservletclassElement。getStringValue（）；根据servletname的值找到urlpatternElementservletMapping（Element）rootElement。selectSingleNode（webappservletmapping〔servletnameservletName〕）；showStringurlPatternservletMapping。selectSingleNode（urlpattern）。getStringValue（）；servletMap。put（urlPattern，（HttpServlet）Class。forName（servletClass）。getDeclaredConstructor（）。newInstance（））；｝｝｝
　　启动，再次访问http：localhost：8090index。html
　　同时，我们可以访问http：localhost：8090login
　　到此，第四个版本也搞定了。
　　但是前面四个版本都有一个共同的问题，全部使用的是BIO。
　　BIO：同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
　　所以，大家在网上看到的手写tomcat的，也有使用线程池来做的，这里希望大家能get到为什么使用线程池来实现。另外，其实在tomcat高版本中已经没有使用BIO了。
　　而HTTP1。1默认使用的就是NIO了。
　　但这个只是通信方式，重点是我们要理解和掌握tomcat的整体实现。总结
　　另外，发现上面都是讲配置文件解析，并将对应数据保存起来。熟悉这个套路后，大家是不是想到，我们很多配置项都是在server。xml中，还记得否？也是可以通过解析某个目录下的server。xml文件，并把内容赋给java中相应的变量罢了。
　　比如：
　　1。server。xml中的端口配置，我们是在代码里写死的而已，改成MyTomcat启动的时候去解析并获取不久得了吗？
　　2。我们通常是将我们项目的打成war，然后解压到某个目录下，最后还不是可以通过读取这个解压后的某个目录中找到web。xml，然后用回到上面的web。xml解析了。
　　本文主要是分享如何从一个塑料版到黄金版、然后铂金版，最后到砖石版。可以把加入线程池的版本称之为星耀版，最后把相关server。xml解析，以及读取我们放入到tomcat中项目解析可以称之为王者版。