如何用JAVA手写一个Tomcat

一、初步理解Tomcat

Tomcat是什么？

Tomcat 是一个开源的 轻量级 Java Web 应用服务器 ，核心功能是 运行 Servlet/JSP。

Tomcat的核心功能？

**Servlet 容器：**负责加载、实例化、调用和销毁 Servlet。

**HTTP 服务器：**监听端口（默认 8080），解析 HTTP 请求，封装 HTTP 响应。

**JSP 支持：**将 JSP 文件编译为 Servlet 执行。

**线程池管理：**并发处理多个请求，提高性能。

二、Servlet的原理

Servlet框架

三、什么是socket

Socket（套接字）是计算机网络中用于进程间通信的核心技术，它允许不同主机或同一主机上的不同程序通过网络交换数据

Socket 是什么？

定义：Socket 是操作系统提供的抽象接口 ，本质上是通信的端点（Endpoint）。它封装了底层网络协议（如TCP/IP或UDP）的复杂性，提供了一组简单的API【API（Application Programming Interface，应用程序编程接口） 是软件系统之间交互的桥梁，定义了如何请求服务、传递数据以及返回结果的规则。】供应用程序使用。
关键要素：
- IP地址：标识网络中的主机。
- 端口号：标识主机上的具体服务（如HTTP默认80端口）。
- 协议：如TCP（可靠连接）或UDP（无连接）。

端口是逻辑抽象概念，并非物理硬件。

端口是操作系统用来区分不同网络服务的数字标识（范围0~65535）。

网卡（硬件）负责收发数据，而端口由操作系统通过协议栈（如TCP/IP）管理。

Socket 是软件技术，不是物理硬件。

Socket的作用

跨网络通信：使不同设备上的进程能够交换数据（例如浏览器与服务器交互）。
支持多种协议：可通过TCP、UDP等协议传输数据。
双向通信：建立连接后，双方可同时发送和接收数据。
灵活性：可用于构建各种网络应用（如Web服务器、聊天软件、文件传输等）。

为什么 Tomcat 需要 Socket？

Tomcat 是一个基于Java的Web服务器 和Servlet容器，其核心功能依赖Socket实现：

HTTP请求处理：
- 当用户访问网站时，浏览器通过Socket（TCP连接）向Tomcat发送HTTP请求。
- Tomcat监听8080端口（默认），通过Socket接收请求数据，解析后交给Servlet处理。
- 处理完成后，再通过Socket将HTTP响应返回给浏览器。
连接管理：
- Tomcat使用ServerSocket监听端口，等待客户端连接。
- 每收到一个请求，Tomcat会创建一个新的Socket连接（或复用线程池中的连接）处理该请求，实现高并发。
协议支持：
- 除了HTTP/1.1（基于TCP Socket），Tomcat还支持HTTP/2、WebSocket等，这些协议最终都依赖Socket实现数据传输。

Tomcat 中的 Socket 工作流程

四、Tomcat框架及代码

网卡上需要注册端口号。

通过searchClassUtil类能获取类的全路径------>>根据全路径名生成类对象（反射）------>>获取类信息

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public class HttpServletRequest {
    private String method;
    private String url;
    //............

    public String getMethod() {
        return method;
    }

    public void setMethod(String method) {
        this.method = method;
    }

    public String getUrl() {
        return url;
    }

    public void setUrl(String url) {
        this.url = url;
    }
}

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public class HttpServletResponse {

    //输出流
    private OutputStream outputStream;
    public HttpServletResponse(OutputStream outputStream){
        this.outputStream = outputStream;
    }

    /**
     * 返回动态资源
     * @param context
     */
    public void write(String context) throws IOException {
        //System.out.println(context);
        outputStream.write(context.getBytes());
    }

    /**
     * 返回静态资源
     */
    public void writeHtml(String path) throws Exception {
        String resourcesPath = FileUtil.getResoucePath(path);
        File file = new File(resourcesPath);
        if(file.exists()){
            //静态文件存在
            System.out.println("静态文件存在");
            FileUtil.writeFile(file,outputStream);
        }else {
            System.out.println("静态文件不存在");
            write(ResponseUtil.getResponseHeader404());
        }
    }

}

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/**
 * tomcat路由
 */
public class TomcatRoute {
    public static HashMap<String, HttpServlet> routes = new HashMap<>();
    static {
        List<String> paths  = SearchClassUtil.searchClass();  //获取全路径名
        //根据全路径名称生成类对象
        for (String path: paths) {
            try {
                Class clazz = Class.forName(path);  //生成类对象
                WDServlet webServlet = (WDServlet) clazz.getDeclaredAnnotation(WDServlet.class);
                routes.put(webServlet.url(), (HttpServlet) clazz.getDeclaredConstructor().newInstance());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

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public interface servlet {
    public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException;
}

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public abstract class HttpServlet implements servlet {
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {}
    public void doPost(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response){}

    @Override
    public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
         if(request.getMethod().equals("GET")){
             doGet(request,response);
         }else if(request.getMethod().equals("POST")){
             doPost(request,response);
         }
    }
}

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@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface WDServlet {
    String url() default "";
}

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@WDServlet(url = "/myServlet")
public class MyFirstServlet extends HttpServlet {
    @Override
    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        super.doPost(request, response);
    }

    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        System.out.println("Hello World");
        response.write(ResponseUtil.getResponseHeader200("hello world  hhhhh"));
    }
}

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@WDServlet(url = "/insert")
public class InsertServlet extends HttpServlet {
    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)  throws IOException {
        System.out.println("我是insert......");
    }

    @Override
    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        super.doPost(request, response);
    }
}

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@WDServlet(url = "/delete")
public class DeleteServlet extends HttpServlet {
    @Override
    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        super.doPost(request, response);
    }

    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        super.doGet(request, response);
    }
}

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/**
 * tomcat主启动类
 */
public class MyTomcat {

    static HashMap<String, HttpServlet> routes = TomcatRoute.routes; //tomcat路由\


    /**
     * 分发器
     */
    public  void dispatch(HttpServletRequest request ,HttpServletResponse response) throws IOException {
        HttpServlet servlet = routes.get(request.getUrl());  //
        if(servlet!=null){ //说明请求的就是我们的servlet
            servlet.service(request,response);
        }
    }

    /**
     * socket 启动
     * @throws IOException
     */
    public  void start() throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(4700);  //1.指定监听的端口号
        //2.对端口进行监听
        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept();//阻塞监听
            //3.打开输入流，解析客户端发来的内容
            InputStream inputStream = socket.getInputStream(); //输入流
            HttpServletRequest request = new HttpServletRequest();

            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));  //将字节流转换成字符流
            String str = reader.readLine();
            request.setMethod(str.split("\\s")[0]);
            request.setUrl(str.split("\\s")[1]);

            //4.打开输出流
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            HttpServletResponse response = new HttpServletResponse(outputStream);
            dispatch(request,response);
        }

    }

    //socket
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        MyTomcat myTomcat = new MyTomcat();
        myTomcat.start();
    }
}

五、字节流、字符流

字节流：二进制；

字符流：各种字符