手写Tomcat：实现基本功能

  首先，Tomcat是一个软件，所有的项目都能在Tomcat上加载运行，Tomcat最核心的就是Servlet集合，本身就是HashMap。Tomcat需要支持Servlet，所以有servlet底层的资源：HttpServlet抽象类、HttpRequest和HttpResponse，否则我们无法新建Servlet。

  这样我们就可以在webapps写项目了，一个项目有两大资源：servlet资源和静态资源，servlet本身是java类，我们让它调用doGet和doPost方法，必须继承HttpServlet，同时也需要@WebServlet注解，那么在Tomcat中就必须要有@WebServlet注解的实现，如果没有@WebServlet，我们就无法拿到相应的注解。这样我们就能成功搭建起Servlet资源。

  如果servlet集合在Tomcat启动之前实现，也就是main()方法之前，需要使用static代码块去实现；如果servlet集合在Tomcat启动之后实现，也就是main()方法之后，再去加载servlet容器。

  当Http请求打过来之后，先打到socket上，处理Http请求，其本身就是连接器，从请求上能获取到请求路径和请求方法。先获取到请求路径，判断servlet容器中是否含有相同路径，如果有，再获取请求方法，判断是doGet还是doPost。

一、Servlet资源准备

1、Servlet接口：

• Servlet接口的作用：实现Servlet生命周期，定义init()、service(request，response)和destroy()方法。
• 接口中的方法全都是抽象方法，只定义不实现，方法头默认为public abstract。

import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;public interface Servlet {void init();void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception;void destroy();
}

2、GenericServlet抽象类

•  GenericServlet抽象类实现Servlet接口中的init()方法和destroy()方法。

为什么GenericServlet类是抽象类？

  我们知道当一个普通类继承一个接口时，需要对接口中的所有方法进行实现，但这里我们不实现Servlet接口中的service(request，response)方法，因此我们需要把GenericServlet类变成抽象类，因为抽象类不必实现接口中的全部方法。

public abstract class GenericServlet implements Servlet {public void init(){System.out.println("初始化成功");}public void destroy(){System.out.println("销毁成功");}
}

3、HttpServlet抽象类

• HttpServlet抽象类实现Servlet接口中的service(request，response)方法

为什么HttpServlet类也是抽象类？

  之所以HttpServlet类也是抽象类，是因为普通类中必须对方法进行实现，而在HttpServlet类中，实现service（request，response）方法的逻辑为：如果接收到GET请求，那么执行doGet方法；如果接收到POST请求，那么执行doPost方法。在此我们只需要对doGet和doPost方法进行定义不需要实现，所以HttpServlet只有成为抽象类，才不必实现doGet和doPost方法。

import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;public abstract class HttpServlet  extends GenericServlet {//实现Servlet生命周期的service方法public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {//如果接收到GET请求，那么执行doGet方法if(request.getMethod().equals("GET")){doGet(request,response);}//如果接收到POST请求，那么执行doPost方法else if(request.getMethod().equals("POST")){doPost(request,response);}}protected abstract void doGet(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) throws Exception;protected abstract void doPost(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)throws Exception;
}

4、HttpRequest类

• HttpRequest类实现请求路径和请求方法的获取与输出。

public class HttpServletRequest {private String path;private String method;public String getPath(){return path;};public void setPath(String path){this.path = path;}public String getMethod(){return method;}public void setMethod(String method){this.method = method;}
}

5、HttpResponse类

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class HttpServletResponse {private OutputStream outputStream;public HttpServletResponse(OutputStream outputStream){this.outputStream = outputStream;}public void writeServlet(String context) throws IOException{outputStream.write(context.getBytes());}
}

 二、注解

• @Retention()：表示该注解的作用阶段。阶段分三种：源代码阶段、类对象阶段和运行时阶段。
• @Target()：表示该注解的作用范围。

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;//作用阶段
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//作用在运行阶段//作用范围：类、方法......
@Target(ElementType.TYPE)//作用在类上public @interface WebServlet {String urlMapping() default "";//自定义的servlet路径
}

三、工具类

1、SearchClassUtil类

  SearchUtil类的功能：扫描com.qcby.webapps包下的文件，获取全路径名

import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*
* 扫描com.qcby.webapps包下的文件，获取全路径名
* */
public class SearchClassUtil {public static List<String> classPaths = new ArrayList<String>();public static List<String> searchClass(){//需要扫描的包名String basePack = "com.qcby.webapps";//将获取到的包名转换为路径String classPath = SearchClassUtil.class.getResource("/").getPath();basePack =  basePack.replace(".", File.separator);String searchPath = classPath + basePack;doPath(new File(searchPath),classPath);//这个时候我们已经得到了指定包下所有的类的绝对路径了。我们现在利用这些绝对路径和java的反射机制得到他们的类对象return classPaths;}/*** 该方法会得到所有的类，将类的绝对路径写入到classPaths中* @param file*/private static void doPath(File file,String classpath) {if (file.isDirectory()) {//文件夹//文件夹我们就递归File[] files = file.listFiles();for (File f1 : files) {doPath(f1,classpath);}} else {//标准文件//标准文件我们就判断是否是class文件if (file.getName().endsWith(".class")) {String path = file.getPath().replace(classpath.replace("/","\\").replaceFirst("\\\\",""),"").replace("\\",".").replace(".class","");//如果是class文件我们就放入我们的集合中。classPaths.add(path);}}}public static void main(String[] args) {List<String> classes = SearchClassUtil.searchClass();for (String s: classes) {System.out.println(s);}}
}

2、ResponseUtil类

public class ResponseUtil {public  static  final String responseHeader200 = "HTTP/1.1 200 \r\n"+"Content-Type:text/html; charset=utf-8 \r\n"+"\r\n";public static String getResponseHeader404(){return "HTTP/1.1 404 \r\n"+"Content-Type:text/html; charset=utf-8 \r\n"+"\r\n" + "404";}public static String getResponseHeader200(String context){return "HTTP/1.1 200 \r\n"+"Content-Type:text/html; charset=utf-8 \r\n"+"\r\n" + context;}
}

 

 四、Servlet类

1、LoginServlet类

import com.qcby.Servlet.HttpServlet;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;
import com.qcby.Util.ResponseUtil;
import com.qcby.Util.WebServlet;import java.io.IOException;@WebServlet(urlMapping = "/login")
public class LoginServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {System.out.println("我是LoginServlet下的doGet方法");response.writeServlet(ResponseUtil.getResponseHeader200("hello"));}@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {System.out.println("我是LoginServlet下的doPost方法");}
}

五、ServletConfigMapping类

  ServletConfigMapping类是Servlet容器，是Tomcat中最核心的部分，其本身是一个HashMap，其功能为：将路径和对象写入Servlet容器中。

import com.qcby.Servlet.HttpServlet;
import com.qcby.Util.SearchClassUtil;
import com.qcby.Util.WebServlet;import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;public class ServletConfigMapping {//创建servlet容器public static Map<String, HttpServlet> servletMap = new HashMap<>();//将Path和对象写入servlet容器当中//采用static代码块 在启动tomcat之前实现static{List<String> classesPath = SearchClassUtil.searchClass();for(String path:classesPath){try{//加载类Class clazz = Class.forName(path);//获取注解WebServlet webServlet = (WebServlet) clazz.getDeclaredAnnotation(WebServlet.class);HttpServlet servlet = (HttpServlet) clazz.newInstance();servletMap.put(webServlet.urlMapping(),servlet);} catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();}}}
}

六、MyTomcat

import com.qcby.Servlet.HttpServlet;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.Servlet.req.HttpServletResponse;import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class MyTomcat {static HttpServletRequest request = new HttpServletRequest();public static void main(String[] args) throws Exception {//ServletConfigMapping.init(); // tomcat启动，但是还没有监听之前,将信息加载入servlet容器当中//1.创建serversocket对象，持续监听8080端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);while (true){//accept():阻塞监听  ，当代码执行到这一样，如果没有数据到来，那么循环阻塞在这里。如果有数据到来，就继续向下执行Socket socket = serverSocket.accept();InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();HttpServletResponse response = new HttpServletResponse(outputStream);int count = 0;while (count == 0){count = inputStream.available();}byte[] bytes = new byte[count];inputStream.read(bytes);String Context = new String(bytes);System.out.println(Context);//解析数据if(Context.equals("")){System.out.println("你输入了一个空请求");}else {String firstLine = Context.split("\\n")[0];request.setMethod(firstLine.split("\\s")[0]);request.setPath(firstLine.split("\\s")[1]);}//如果我们访问的路径在servlet容器当中存在if(ServletConfigMapping.servletMap.containsKey(request.getPath())){HttpServlet servlet = ServletConfigMapping.servletMap.get(request.getPath());servlet.service(request,response);}}}
}