web容器导论

news2025/1/6 18:58:30

一、基础概念

1.Web容器是什么？

让我们先来简单回顾一下Web技术的发展历史，可以帮助你理解Web容器的由来。

早期的Web应用主要用于浏览新闻等静态页面，HTTP服务器（比如Apache、Nginx）向浏览器返回静态HTML，浏览器负责解析HTML，将结果呈现给用户。

随着互联网的发展，我们已经不满足于仅仅浏览静态页面，还希望通过一些交互操作，来获取动态结果，因此也就需要一些扩展机制能够让HTTP服务器调用服务端程序。

于是Sun公司推出了Servlet技术。你可以把Servlet简单理解为运行在服务端的Java小程序，但是Servlet没有main方法，不能独立运行，因此必须把它部署到Servlet容器中，由容器来实例化并调用Servlet。

而Tomcat和Jetty就是一个Servlet容器。为了方便使用，它们也具有HTTP服务器的功能，因此Tomcat或者Jetty就是一个“HTTP服务器 + Servlet容器”，我们也叫它们Web容器。

其他应用服务器比如JBoss和WebLogic，它们不仅仅有Servlet容器的功能，也包含EJB容器，是完整的Java EE应用服务器。从这个角度看，Tomcat和Jetty算是一个轻量级的应用服务器。

在微服务架构日渐流行的今天，开发人员更喜欢稳定的、轻量级的应用服务器，并且应用程序用内嵌的方式来运行Servlet容器也逐渐流行起来。之所以选择轻量级，是因为在微服务架构下，我们把一个大而全的单体应用，拆分成一个个功能单一的微服务，在这个过程中，服务的数量必然要增加，但为了减少资源的消耗，并且降低部署的成本，我们希望运行服务的Web容器也是轻量级的，Web容器本身应该消耗较少的内存和CPU资源，并且由应用本身来启动一个嵌入式的Web容器，而不是通过Web容器来部署和启动应用，这样可以降低应用部署的复杂度。

因此轻量级的Tomcat和Jetty就是一个很好的选择，并且Tomcat它本身也是Spring Boot默认的嵌入式Servlet容器。最新版本Tomcat和Jetty都支持Servlet 4.0规范。

二、HTTP协议

这里主要介绍和web容器交互所关联的内容

1.HTTP请求流程

请你来看下面这张图，我们过一遍一次HTTP的请求过程。

从图上你可以看到，这个过程是：

1.用户通过浏览器进行了一个操作，比如输入网址并回车，或者是点击链接，接着浏览器获取了这个事件。

2.浏览器向服务端发出TCP连接请求。

3.服务程序接受浏览器的连接请求，并经过TCP三次握手建立连接。

4.浏览器将请求数据打包成一个HTTP协议格式的数据包。

5.浏览器将该数据包推入网络，数据包经过网络传输，最终达到端服务程序。

6.服务端程序拿到这个数据包后，同样以HTTP协议格式解包，获取到客户端的意图。

7.得知客户端意图后进行处理，比如提供静态文件或者调用服务端程序获得动态结果。

8.服务器将响应结果（可能是HTML或者图片等）按照HTTP协议格式打包。

9.服务器将响应数据包推入网络，数据包经过网络传输最终达到到浏览器。

10.浏览器拿到数据包后，以HTTP协议的格式解包，然后解析数据，假设这里的数据是HTML。

11.浏览器将HTML文件展示在页面上。

那我们想要探究的Tomcat和Jetty作为一个HTTP服务器，在这个过程中都做了些什么事情呢？主要是接受连接、解析请求数据、处理请求和发送响应这几个步骤。这里请你注意，可能有成千上万的浏览器同时请求同一个HTTP服务器，因此Tomcat和Jetty为了提高服务的能力和并发度，往往会将自己要做的几个事情并行化，具体来说就是使用多线程的技术。

2.HTTP请求响应实例

你有没有注意到，在浏览器和HTTP服务器之间通信的过程中，首先要将数据打包成HTTP协议的格式，那HTTP协议的数据包具体长什么样呢？这里我以极客时间的登陆请求为例，用户在登陆页面输入用户名和密码，点击登陆后，浏览器发出了这样的HTTP请求：

你可以看到，HTTP请求数据由三部分组成，分别是请求行、请求报头、请求正文。当这个HTTP请求数据到达Tomcat后，Tomcat会把HTTP请求数据字节流解析成一个Request对象，这个Request对象封装了HTTP所有的请求信息。接着Tomcat把这个Request对象交给Web应用去处理，处理完后得到一个Response对象，Tomcat会把这个Response对象转成HTTP格式的响应数据并发送给浏览器。

我们再来看看HTTP响应的格式，HTTP的响应也是由三部分组成，分别是状态行、响应报头、报文主体。同样，我还以极客时间登陆请求的响应为例。