Tomcat是Java生態中最常用的Web服務器之一，廣泛應用于Java Web應用的部署和運行。本文將帶你從零開始搭建一個簡易的Tomcat服務器，深入理解其工作原理，并通過代碼實現一個基本的Servlet容器。

1. Tomcat的基本概念

Tomcat是一個開源的Servlet容器，實現了Java Servlet和JavaServer Pages (JSP) 規范。它的核心功能是處理HTTP請求，并將請求分發給相應的Servlet進行處理。Tomcat的主要組件包括：

• ServerSocket：用于監聽客戶端的HTTP請求。

• Servlet容器：用于管理Servlet的生命周期，并將請求分發給相應的Servlet。

• Servlet：處理具體的業務邏輯，生成動態內容。

2. 從零搭建Tomcat

2.1 創建ServerSocket監聽HTTP請求

首先，我們需要創建一個ServerSocket對象來監聽客戶端的HTTP請求。以下是一個簡單的實現：

package com.qcby;import com.qcby.webapps.req.HttpServletRequest;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class MyTomcat {static HttpServletRequest request = new HttpServletRequest();public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 創建ServerSocket對象，持續監聽8585端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8585);while (true) {// accept(): 阻塞監聽，當代碼執行到這一行，如果沒有數據到來，循環會阻塞在這里Socket socket = serverSocket.accept();InputStream inputStream = socket.getInputStream();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);// 解析數據if (context.equals("")) {System.out.println("你輸入了一個空請求");} else {String firstLine = context.split("\\n")[0]; // 根據換行來獲取第一行數據request.setPath(firstLine.split("\\s")[1]);request.setMethod(firstLine.split("\\s")[0]);}}}
}

在這個代碼中，我們創建了一個ServerSocket對象，監聽8585端口。當有客戶端連接時，ServerSocket會返回一個Socket對象，我們可以通過這個Socket對象獲取客戶端的輸入流，并解析HTTP請求。

2.2 解析HTTP請求

HTTP請求的第一行包含了請求方法和請求路徑。我們可以通過解析第一行來獲取這些信息：

String firstLine = context.split("\\n")[0]; // 根據換行來獲取第一行數據
request.setPath(firstLine.split("\\s")[1]);
request.setMethod(firstLine.split("\\s")[0]);

2.3 實現Servlet容器

接下來，我們需要實現一個簡單的Servlet容器來管理Servlet的生命周期，并將請求分發給相應的Servlet。首先，我們定義一個Servlet接口：

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

然后，我們實現一個GenericServlet類，它提供了init和destroy方法的默認實現：

package com.qcby.webapps.servlet;public abstract class GenericServlet implements Servlet {public void init() {System.out.println("初始化servlet。。。。");}public void destroy() {System.out.println("實現servlet對象的銷毀。。。。。");}
}

最后，我們實現一個HttpServlet類，它將service方法拆分為doGet和doPost方法，以便更好地處理HTTP請求：

package com.qcby.webapps.servlet;import com.qcby.webapps.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.webapps.req.HttpServletResponse;public abstract class HttpServlet extends GenericServlet {public void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {if (request.getMethod().equals("GET")) {doGet(request, response);} else if (request.getMethod().equals("POST")) {doPost(request, response);}}protected abstract void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response);protected abstract void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response);
}

2.4 實現具體的Servlet

我們可以通過繼承HttpServlet類來實現具體的Servlet。例如，以下是一個簡單的LoginServlet：

package com.qcby.webapps.myweb;import com.qcby.webapps.req.HttpServletRequest;
import com.qcby.webapps.req.HttpServletResponse;
import com.qcby.webapps.servlet.HttpServlet;public class LoginServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {System.out.println("處理登錄的GET請求");}@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {System.out.println("處理登錄的POST請求");}
}

2.5 管理Servlet容器

在Tomcat啟動時，我們需要將所有的Servlet加載到Servlet容器中，并根據請求路徑將請求分發給相應的Servlet。以下是一個簡單的Servlet容器實現：

Map<String, Servlet> servletContainer = new HashMap<>();// 在Tomcat啟動時加載Servlet
servletContainer.put("/login", new LoginServlet());
servletContainer.put("/show", new ShowServlet());// 根據請求路徑獲取相應的Servlet
Servlet servlet = servletContainer.get(request.getPath());
if (servlet != null) {servlet.service(request, response);
}

3. 總結

通過本文，我們從0開始搭建了一個簡易的Tomcat服務器，并實現了一個基本的Servlet容器。我們深入理解了Tomcat的核心組件，包括ServerSocket、Servlet容器和Servlet的生命周期管理。雖然這個實現非常簡單，但它為我們理解Tomcat的工作原理提供了一個很好的起點。

在實際的Tomcat中，還有很多復雜的機制，如線程池、連接器、Session管理等。如果你對Tomcat的更多細節感興趣，可以繼續深入研究其源碼和文檔。

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參考文獻：

• Apache Tomcat Documentation

• Java Servlet Specification

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• Tomcat源碼解析