试解析Tomcat运行原理（一）--- socket通讯

　　关于这篇文章也确实筹划了很久，今天决定开篇写第一篇，说起tomcat首先很容易联想到IIS，因为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，由此我们来认识tomcat也并不困难，可以的话，在了解完tomcat后我们可以继续了解jboss、jetty等，好我们进入主题。

　　我们在平时开发的过程中是在使用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，它就需要一个监听程序，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，我们这里使用Socket来获取某个端口，通常是80端口的http请求，通过简单的Java

　　程序的死循环（粗糙的做法，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两个类就能实现我们对8080端口的监听，去除中间的逻辑代码，我们只看这个两个类的演绎的话如下：

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

　　对本机的8080端口进行监听

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

　　以上代码就是获取监听结果。

　　这是最简单和最精简的Socket通讯原理，基于这个核心点我们来开发一个简易的，可以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，我们还需要一个Response和一个Request。

　　类设计如下：

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

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

　　Response： 封装需要推送到客户端的结果数据，即我们需要根据http uri 去本机寻找相应的资源，写给客户端。

　　言简意赅，进入代码，首先 Request类代码：

public class Request 
{
    private InputStream input;
    private String uri;
    
    public Request(InputStream input) {
        this.input = input;
    }
    
    public void parse()
    {
        StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
        int i;
        byte[] buffer = new byte[2048];
        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());
    }
    
    private String parseUri(String requestString) 
    {  
        int index1, index2; 
        index1 = requestString.indexOf(' ');
        if (index1 != -1) { 
            index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);
            if (index2 > index1) 
                return requestString.substring(index1 + 1, index2); 
            }  
        return null;
    }
    
    public String getUri() 
    {
        return uri;
    }
}

　　代码解释：类包括一个属性和两个方法，input属性即是从Socket监听到的信息，Socket会将监听到的信息放入一个InputStream中，我们使用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，得到完整的Http URL，所以这个方法是私有的，是类存在意义的核心所在，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类得到这个文件名称后，去本地制定目录读取文件。Tomcat中通常就是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，代码如下:

public class Response {

    private static final int BUFFER_SIZE = 1024; 
    Request request; 
    OutputStream output;
    
    public Response(OutputStream output) 
    { 
        this.output = output;
    }

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

    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 
                {
                    String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found
" +
                        "Content-Type: text/html
" + 
                        "Content-Length: 23
" +
                        "
" +
                        "<h1>File Not Found</h1>";
                    output.write(errorMessage.getBytes());
                }
        }
        catch(Exception e) 
        {
                System.out.println(e.toString());
        }
        finally{
            fis.close();
        }
 
    }
}

　　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，我个人觉得和服务器的性能和程序性能息息相关，不宜设定过大或过小（此处有不同见解的同仁欢迎来喷，我对这块理解目前限于此）。Reqeust属性，对照前文呼应，Response需要获取Request类的uri结果信息，所以这里放了一个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，形成一个输出来，存放到output中，那么这项工作就由sendStaticResource这个共有方法完成啦。

　　好，代码到这个，可以说我们大家已经看到一个tomcat模型了，有点万事俱备，只欠东风的感觉，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，自然以来于Socket数据。我们在这里做得简便一点，将ServerSocket和Socket封装到一个HttpServer类中来，代码如下：

public class HttpServer {
    
    public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
    private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
    private boolean shutdown = false;
    public static void main(String[] args)
    {
        HttpServer httpServer = new HttpServer();
        httpServer.await();
    }
            
    public void await()
    {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Integer port = 8080; 
        try 
        { 
            serverSocket =  new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("10.10.10.106")); 
        } 
        catch(IOException e)     
        { 
            e.printStackTrace(); 
            System.exit(1); 
        } 
        
        while(!shutdown)
        {
            Socket socket = null;
            InputStream input = null;
            OutputStream output = null;
            try 
            { 
                socket = serverSocket.accept();
                 
                input = socket.getInputStream(); 
                output = socket.getOutputStream(); 
                Request request = new Request(input); 
                request.parse(); 
                Response response = new Response(output);
                response.setRequest(request); response.sendStaticResource();  socket.close(); 
                shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
            }
            catch(Exception e) 
            {
                e.printStackTrace();continue;
            }
        }
    }
}

　　代码解释：我们知道启动tomcat之后，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，那么这里我们肯定需要一个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，有立刻调动Reqeust和Response进行响应，加入主函数，为的是我们这个是模拟的控制台程序，需要一个程序入口，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则停止这个main函数，变量初始值为false，当客户端也就是Request响应得到客户端输入 http://10.10.10.108:8080/SHUTDOWN时候，则变量在while中会置成true，紧接着停止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。我们打开浏览器，输入 http://10.10.10.108:8080/index.html,回车结果如下：

　　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，直到一个完整的可以响应一个java action请求的custom tomcat产品出来。

　　最后附上我的源代码：http://files.cnblogs.com/aspnetdream/Project.zip

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