用BIO实现tomcat

一、前言

本课程的难度较高，需要将Servlet原理和IO课程全部学完。

二、当前项目使用方式

(1).自定义servlet

自定义servlet需要实现@WebServlet并且实现name和urlMapping
在这里插入图片描述
重启进行访问
http://localhost:8090/myServlet

(2).自定义html

在这里插入图片描述
重启进行访问
http://localhost:8090/index.html

(3).关于servlet位置

在这里插入图片描述
在SearchClassUtil类当中可以设置servlet包的位置

三、关于web须知

我们本次设计的tomcat能够将用户请求的资源进行返回

资源分类
1.静态资源:所有用户访问后，得到的结果都是一样的，称为静态资源。
           静态资源可以直接被浏览器解析。
           *例如：html/css/jpg/js..
2.动态资源：每个用户访问相同的资源后，得到的结果可能不一样，称为动态资源。
           动态资源被访问后需要先转化为静态资源，再返回给浏览器，浏览器进行解析
           *例如：servlet/jsp ...

四、tomcat设计原理

在这里插入图片描述

五、实现tomcat对静态资源的访问

(1).创建maven项目

在这里插入图片描述

(2).tomcat启动阶段

配置HttpServlet

创建HttpServletRequest接口

public interface HttpServletRequest {
    public String getUrl();


    public void setUrl(String url);

    public String getMethod();

    public void setMethod(String method);
}

创建HttpServletResponse接口

public interface HttpServletResponse {
    void write(String context) throws IOException;
}

创建HttpServlet

/**
 * class HttpServlet
 */
public abstract class HttpServlet {

    public abstract void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException;

    public abstract void doPost(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response);

    /**
     * HttpServlet 实现service方法
     */
    public void service(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response) throws IOException {
        if("GET".equals(request.getMethod())){
            doGet(request,response);
        }else if("POST".equals(request.getMethod())){
            doPost(request,response);
        }
    }

}

创建工具类，描述返回的信息

/**
 * 返回信息工具类
 */
public class ResponseUtil {

    public  static  final String responseHeader200 = "HTTP/1.1 200 \r\n"+
            "Content-Type:text/html \r\n"+"\r\n";

    public static String getResponseHeader404(){
        return "HTTP/1.1 404 \r\n"+
                "Content-Type:text/html \r\n"+"\r\n" + "404";
    }

    public static String getResponseHeader200(String context){
        return "HTTP/1.1 200 \r\n"+
                "Content-Type:text/html \r\n"+"\r\n" + context;
    }
}

配置注解信息

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  //注解的生命周期，运行期间保留
@Target(value = {ElementType.TYPE,ElementType.FIELD}) // 该注解作用在类上边
public @interface WebServlet {
    String urlMapping() default ""; //自定义的servlet路径
}

配置servlet容器

创建ServletConfig存储注解信息

/**
 * 注解上的信息
 */
public class ServletConfig {
    private String urlMapping; //2.url
    private String classpath; //3.类的全路径名

    public ServletConfig(String urlMapping,String classpath){
        this.classpath = classpath;
        this.urlMapping = urlMapping;
    }

    public String getUrlMapping() {
        return urlMapping;
    }

    public void setUrlMapping(String urlMapping) {
        this.urlMapping = urlMapping;
    }

    public String getClasspath() {
        return classpath;
    }

    public void setClasspath(String classpath) {
        this.classpath = classpath;
    }
}

工具类，获取servlet的全路径名

/**
 * 扫描指定包，获取该包下所有的类的全路径信息
 */
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.webapp";
        //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);
        }
    }
}

创建ServletConfigMapping生成servlet容器

/**
 *  servlet容器
 */
public class ServletConfigMapping {
    
    //定义一个集合用来存储自定义servlet的配置信息
    private static List<ServletConfig> configs = new ArrayList<>();
    //定义servlet容器
    public static Map<String,Class<HttpServlet>> classMap = new HashMap<>();

    //解析注解 ---- 为了实现当mytomcat类启动的时候就将webapp下边所有的类的注解信息获取到我们需要写一个static代码块
    static {
        //1.获取webapp包下有哪些类
        List<String> classPaths = SearchClassUtil.searchClass();
        //2.获取类的注解信息
        for (String classpath: classPaths) {
            try {
                //利用反射获取类的注解信息
                getMessage(classpath);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //利用反射获取类的注解信息
    public static void getMessage(String classPath) throws ClassNotFoundException {
        Class clazz = Class.forName(classPath);
        //注解对象
        WebServlet webServlet = (WebServlet) clazz.getDeclaredAnnotation(WebServlet.class);
        //将解析的信息放入到集合当中
        configs.add(new ServletConfig(webServlet.urlMapping(),classPath));
    }

    //初始化类容器
    public static void initServlet() throws ClassNotFoundException {
        for (ServletConfig servletConfig: configs) {
            // 将servlet对象和 url请求地址放入到 map集合当中去
            classMap.put(servletConfig.getUrlMapping(), (Class<HttpServlet>) Class.forName(servletConfig.getClasspath()));
        }
    }
}

(3).接收前端请求

创建Request类接收前端数据并实现HttpServletRequest接口

public class Request implements HttpServletRequest {
    //请求的地址
    private String url;
    //请求的方式
    private String Method;

    public String getUrl() {
        return url;
    }

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

    public String getMethod() {
        return Method;
    }

    public void setMethod(String method) {
        Method = method;
    }
}

创建Response类用来实现HttpServletResponse

public class Response implements HttpServletResponse {
    //输出流
    private OutputStream outputStream;

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

    /**
     * 返回动态资源
     * @param context
     */
    public void write(String context) throws IOException {
        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());
        }
    }
}

工具类获取静态资源

/**
 * 该类的主要作用是进行读取文件
 */
public class FileUtil {

    public  static  boolean witeFile(InputStream inputStream, OutputStream outputStream){
        boolean success = false ;
        BufferedInputStream bufferedInputStream ;
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream;

        try {
            bufferedInputStream = new BufferedInputStream(inputStream);
            bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(outputStream);
            bufferedOutputStream.write(ResponseUtil.responseHeader200.getBytes());

            int count = 0;
            while (count == 0){
                count = inputStream.available();
            }
            int fileSize = inputStream.available();
            long written = 0;
            int beteSize = 1024;
            byte[] bytes = new byte[beteSize];
            while (written < fileSize){
                if(written + beteSize > fileSize){
                    beteSize = (int)(fileSize - written);
                    bytes = new byte[beteSize];
                }
                bufferedInputStream.read(bytes);
                bufferedOutputStream.write(bytes);
                bufferedOutputStream.flush();
                written += beteSize;
            }
            success = true;

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return success;
    }

    public static boolean writeFile(File file,OutputStream outputStream) throws Exception{
        return witeFile(new FileInputStream(file),outputStream);
    }


    public static String getResoucePath(String path){
        String resource = FileUtil.class.getResource("/").getPath();
        return resource + "\\" + path;
    }

}

获取输入流信息，获取访问方式和访问地址

public class MyTomcat {

    Request request = new Request();

    //启动tomcat主方法
    public void startUp() throws IOException, ClassNotFoundException {
        
        //1.定义socket对象,监听8080端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept();//等待接收 BIO
            System.out.println("有用户请求过来了.....");
            // 给每一个请求都开启一个线程处理信息
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        杜凯(socket);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }

    }
    //2.创建出入流，读取用户请求信息
    public void 杜凯(Socket socket) throws Exception {
        //创建输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //解析输入流
        getInputStream(inputStream);

        socket.close();
    }

    public void getInputStream(InputStream inputStream) throws IOException {
        //将bit流转为文字信息
        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]; //根据换行来获取第一行数据
            request.setUrl(firstLine.split("\\s")[1]);
            request.setMethod(firstLine.split("\\s")[0]);
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        MyTomcat myTomcat = new MyTomcat();
        myTomcat.startUp();
    }

}

加载tomcat启动配置，判断访问内容时否是静态资源

public class MyTomcat {

    Request request = new Request();

    /**
     * servlet分发器
     * @param request
     * @throws InstantiationException
     * @throws IllegalAccessException
     */
    public void dispatch(Request request, Response response) throws Exception {
        //根据请求的信息来获取servlet类
        Class<HttpServlet> servletClass = ServletConfigMapping.classMap.get(request.getUrl());
        //真实的创建servlet对象
        if(servletClass !=null){
           HttpServlet servlet =  servletClass.newInstance();
           servlet.service(request,response);
        }else {
            response.write(ResponseUtil.getResponseHeader404());
        }
    }

    //启动tomcat主方法
    public void startUp() throws IOException, ClassNotFoundException {
        //加载servlet信息
        ServletConfigMapping.initServlet();

        //1.定义socket对象,监听8080端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept();//等待接收 BIO
            System.out.println("有用户请求过来了.....");
            // 给每一个请求都开启一个线程处理信息
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        杜凯(socket);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();
        }

    }
    //2.创建出入流，读取用户请求信息
    public void 杜凯(Socket socket) throws Exception {
        //创建输入流
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        //解析输入流
        getInputStream(inputStream);

        //输出流
        Response response = new Response(socket.getOutputStream());

        //根据url判断是静态资源还是动态资源
        if(request.getUrl().equals("")){
            //没有访问数据
            response.write(ResponseUtil.getResponseHeader404());
        }else if(ServletConfigMapping.classMap.get(request.getUrl()) == null){
            //访问静态资源
            response.writeHtml(request.getUrl());
        }else {
            //访问动态资源
            dispatch(request,response);
        }

        socket.close();
    }

    public void getInputStream(InputStream inputStream) throws IOException {
        //将bit流转为文字信息
        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]; //根据换行来获取第一行数据
            request.setUrl(firstLine.split("\\s")[1]);
            request.setMethod(firstLine.split("\\s")[0]);
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        MyTomcat myTomcat = new MyTomcat();
        myTomcat.startUp();
    }

}