今天我們來一步一步實現(xiàn)從0開始手寫Tomcat。

首先，我們要知道Tomcat是什么，能做什么。

Tomcat是一個Web網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，可以接收請求，并且可以處理請求。接收請求意味著必須要有一個端口，Tomcat默認(rèn)http端口是8080，請求過來后由socket網(wǎng)絡(luò)處理，請求最終需要交給線程處理，根據(jù)URL調(diào)用servlet，之后返回響應(yīng)內(nèi)容。

那么要實現(xiàn)Tomcat的功能，首先第一步我們要實現(xiàn)Socket編程。

Socket實際上做了什么呢? 

Socket調(diào)用操作系統(tǒng)的SocketAPI來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處理。所謂網(wǎng)絡(luò)編程，就是對外開放接口，讓我們的程序可以與外部建立連接。

底層Socket API函數(shù)定義

• listen()、accept()函數(shù)只能用于服務(wù)器端；

• listen用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽

• accept用于獲取連接
  

• connect()函數(shù)只能用于客戶端；

• connect用于客戶端連接服務(wù)端

• socket()、bind()、send()、recv()、sendto()、recvfrom()、close()

• socket用于獲取套接字對象

• bind用于綁定端口或其他信息

• send、recv、sendto、recvfrom用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

• close用于關(guān)閉連接
  

了解完socket編程后，我們先來完成Socket網(wǎng)絡(luò)處理部分，如下：

完成Socket網(wǎng)絡(luò)編程，我們啟動服務(wù)后，通過telnet可以發(fā)現(xiàn)8080端口已啟動，但是我們通過瀏覽器訪問http://localhost:8080 卻發(fā)現(xiàn)瀏覽器顯示“無法訪問該頁面”。這是為什么呢？

我們的目標(biāo)是要實現(xiàn)瀏覽器和Java Web服務(wù)器Tomcat實現(xiàn)交互，那么Java Web服務(wù)器Tomcat如何與瀏覽器交互呢？

Tomcat和瀏覽器之間要交互，需要約定一個協(xié)議，這樣才能正常交互。

Http協(xié)議 --- 請求

Http協(xié)議 --- 響應(yīng)

為了實現(xiàn)Java Web服務(wù)器Tomca與瀏覽器之間能正常交互，我們需要加上一段請求響應(yīng)代碼，完整代碼如下：

  private static ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();    public static void main(String[] args) throws Exception {    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);    System.out.println('tomcat 服務(wù)器啟動成功');    while (!serverSocket.isClosed()) {      //獲取Socket連接      Socket request = serverSocket.accept();      threadPool.execute(() -> {        try (InputStream is = request.getInputStream();            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is))            ){          System.out.println('收到請求：');          String msg = null;          while ((msg = reader.readLine()) != null) {            if (msg.length() == 0) {              break;            }            System.out.println(msg);          }          System.out.println('---------收到請求');          //響應(yīng)返回結(jié)果  200          OutputStream os = request.getOutputStream();          os.write('HTTP/1.1 200 OK\r\n'.getBytes());          os.write('Content-Lenght: 11\r\n\r\n'.getBytes());          os.write('Hello World'.getBytes());          os.flush();                  } catch (IOException e) {          e.printStackTrace();        } finally {          try {            if (request != null) {              request.close();            }          } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();          }        }      });    }    if (serverSocket != null) {      serverSocket.close();    }  }

這時候，我們啟動服務(wù)后，再通過瀏覽器去訪問http://localhost:8080/，我們會發(fā)現(xiàn)瀏覽器返回了“Hello World”。

接下來，我們要實現(xiàn)根據(jù)請求URL執(zhí)行相應(yīng)的servlet方法。

例如：“GET /servlet-demo-1.0.0/index HTTP/1.1”，我們要根據(jù)這樣一個請求去找到對應(yīng)的項目及調(diào)用相應(yīng)的servlet。

首先我們要知道有哪幾個項目，請求的項目是哪個，對應(yīng)的servlet是哪個。通過請求路徑，我們可以知道請求的項目名稱是“servlet-demo-1.0.0”，請求的servlet路徑是 /index 。我們可以根據(jù)項目名稱查找到對應(yīng)的項目，讀取項目的web.xml，從web.xml中獲取到Servlet對應(yīng)的class，也可以獲取到ServletMapping設(shè)置的路徑來做請求過濾，也可以獲取其他信息來做相應(yīng)的一些操作。

這里有一個問題，獲取到的class文件可以執(zhí)行用來調(diào)用Servlet嗎？

答案是肯定不行，了解JVM的應(yīng)該都知道，我們需要先將class文件加載到JVM，然后才能正常調(diào)用相應(yīng)的方法。

項目類資源加載

通過以下代碼，我們可以實現(xiàn)對項目類加載，獲取到Servlet實例。

我們先來回顧一下Servlet的生命周期是怎樣的，如下所示：

在我們這個模擬例子中，我們就不實現(xiàn)init()和destory()了，我們就來調(diào)用service()方法處理客戶端請求。javax.servlet.Servlet的service()方法是有兩個參數(shù)的

public void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException;

我們在應(yīng)用開發(fā)中常用的HttpServletRequest和HttpServletResponse，實際上是我們的Java Web服務(wù)器已經(jīng)幫我們實現(xiàn)了，這里我們也需要來實現(xiàn)我們的HttpServletRequest和HttpServletResponse，然后在調(diào)用service()方法就可以了。到這里，我們簡易版的Web服務(wù)器就算成功了。

代碼地址：https://github.com/biaotang/demo-tomcat