自己模拟的一个简单的web服务器

浏览数：137 / 时间：2015年06月09日

首先我为大家推荐一本书：How Tomcat Works。这本书讲的很详细的，虽然实际开发中我们并不会自己去写一个tomcat，但是对于了解Tomcat是如何工作的还是很有必要的。

Servlet容器是如何工作的

servlet容器是一个复杂的系统。不过，一个servlet容器要为一个servlet的请求提供服务，基本上有三件事要做:
1，创建一个request对象并填充那些有可能被所引用的servlet使用的信息，如参数、头部、 cookies、查询字符串、 URI 等等。一个 request 对象是javax.servlet.ServletRequest 或 javax.servlet.http.ServletRequest 接口的一个实例。
2，创建一个response对象，所引用的servlet使用它来给客户端发送响应。一个 response对象 javax.servlet.ServletResponse 或 javax.servlet.http.ServletResponse 接口的一个实例。
3，调用servlet的service方法，并传入 request 和 response 对象。在这里servlet会从 request 对象取值，给response写值。

Catalina 架构

Catalina是一个非常复杂的，并优雅的设计开发出来的软件，同时它也是模块化的。基于“Servlet 容器是如何工作的” 这个问题，我们可以把Catalina看成是由两个主要模块所组成的：连接器(connector) 和容器(container) 。多个连接器对应一个容器，然后放在一起组成一个service对外提供服务。连接器是用来“ 连接” 容器里边的请求的。它的工作是为接收到每一个HTTP请求构造一个request 和 response对象。然后它把流程传递给容器。容器从连接器接收到requset和response对象之后调用servlet的service方法用于响应。值得注意的是，这个描述仅仅是冰山一角而已。这里容器做了相当多事情。例如，在它调用servlet的service方法之前，它必须加载这个servlet，验证用户 (假如需要的话) ，更新用户会话等等。一个容器为了处理这个进程使用了很多不同的模块，这也并不奇怪。例如，管理模块是用来处理用户会话，而加载器是用来加载servlet类等等。

现在我自己模拟了一个简单的web服务器，如果下面这些代码很容易的理解了的话，那么对于web容器是如何工作的就基本没啥大问题了。我先简单的说下：web服务器就是在某一台虚拟主机上建立一个特定端口的服务器端socket，然后一直等待连接进来，一旦有连接连进来就new一个request和一个response，然后按照HTTP协议去解析request里面的请求参数，然后找到实际的资源文件，通过IO来读写，最后用response也按照HTTP协议去返回给客户端，就这样子就完成了一次请求和相应。下面的代码是入门级的一个web服务器，代码如下：

package linkin;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @author LinkinPark
 * @Date   2015-3-11
 * Http服务器。
 */
public class HttpServer
{
	/**
	 * WEB_ROOT is the directory where our HTML and other files reside. For this
	 * package, WEB_ROOT is the "webroot" directory under the working directory.
	 * The working directory is the location in the file system from where the
	 * java command was invoked.
	 * 
	 */
	public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
	// shutdown command 
	private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
	// the shutdown command received
	private boolean shutdown = false;

	public static void main(String[] args)
	{
		HttpServer server = new HttpServer();
		server.await();
		
	}

	/**
	 * 服务器的等待方法
	 */
	public void await()
	{
		ServerSocket serverSocket = null;
		int port = 8080;
		try
		{
			serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
		}
		catch (IOException e)
		{
			e.printStackTrace();
			System.exit(1);
		}
		// Loop waiting for a request
		while (!shutdown)
		{
			Socket socket = null;
			InputStream input = null;
			OutputStream output = null;
			try
			{
				//如果得到一个请求的话，就分别来建立一个输入流和输出流，然后分别建立一个请求和响应。
				socket = serverSocket.accept();
				input = socket.getInputStream();
				output = socket.getOutputStream();
				// create Request object and parse
				Request request = new Request(input);
				//控制台答应一下请求，然后解析出对应URL里面的请求路径
				request.parse();
				// create Response object
				Response response = new Response(output);
				response.setRequest(request);
				//返回响应，发送数据
				response.sendStaticResource();
				// Close the socket
				socket.close();
				// check if the previous URI is a shutdown command
				//控制这个循环什么时候结束
				shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
			}
			catch (Exception e)
			{
				e.printStackTrace();
				continue;
			}
		}
	}
}

package linkin;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class Request
{
	private InputStream input;
	private String uri;

	public Request(InputStream input)
	{
		this.input = input;
	}

	public String getUri()
	{
		return uri;
	}

	
	//这里控制台打印一下请求的内容，方便我们查看
	public void parse()
	{
		// Read a set of characters from the socket
		StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
		byte[] buffer = new byte[2048];
		int i;
		try
		{
			i = input.read(buffer);
		}
		catch (IOException e)
		{
			e.printStackTrace();
			i = -1;
		}
		for (int j = 0; j < i; j++)
		{
			request.append((char) buffer[j]);
		}
		System.out.print(request.toString());
		uri = parseUri(request.toString());
	}

	//     发过来的请求里面第一行是信息头，类似如下：GET /linkin.html HTTP/1.1
	private String parseUri(String requestString)
	{
		//http://localhost:8080/SHUTDOWN
		int index1, index2;
		index1 = requestString.indexOf(' ');
		if (index1 != -1)
		{
			index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);
			if (index2 > index1)
				//截取2个空格之间的内容，注意这里没有应用名了
				return requestString.substring(index1 + 1, index2);
		}
		return null;
	}
}

package linkin;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

/**
 * @author LinkinPark
 * @Date   2015-3-11
 * 
 */
public class Response
{
	private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
	Request request;//请求，主要是用请求URL里面的请求资源路径
	OutputStream output;//输出流

	public Response(OutputStream output)
	{
		this.output = output;
	}

	public void setRequest(Request request)
	{
		this.request = request;
	}

	//这里是需要一个方法，就是说发送响应回去
	public void sendStaticResource() throws IOException
	{
		byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
		FileInputStream fis = null;
		try
		{
			File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
			if (file.exists())
			{
				fis = new FileInputStream(file);
				int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
				while (ch != -1)
				{
					output.write(bytes, 0, ch);
					ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
				}
			}
			else
			{
				// file not found
				String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" + "Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" + "<h1>File 11Not Found</h1>";
				output.write(errorMessage.getBytes());
			}
		}
		catch (Exception e)
		{
			// thrown if cannot instantiate a File object
			System.out.println(e.toString());
		}
		finally
		{
			if (fis != null)
				fis.close();
		}
	}
}

ok，代码写完了，直接运行HttpServer的主方法启动服务器，现在要访问应用应该输入一个URL，前面代码也看到了，默认的目录就是在自己项目下面的webroot目录下，在这里我丢一个简单的HTML页面进去，用来访问：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>linkin.html</title>
	
    <meta http-equiv="keywords" content="keyword1,keyword2,keyword3">
    <meta http-equiv="description" content="this is my page">
    <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8">
    
    <!--<link rel="stylesheet" type="text/css" href="./styles.css">-->

  </head>
  
  <body>
   愿有人陪你一起颠沛流离。。。<br>
  </body>
</html>

输入URL：http://localhost:8080/linkin.html