从头开始实现一个小型spring框架——手写Spring之集成Tomcat服务器

手写Spring之集成Tomcat与Servlet

写在前面
一、Web服务模型及servlet
- 1.1 Web服务器
- 1.2 请求流程
二、实现
三、小结

写在前面

最近学习了一下spring的相关内容，所以也就想要照猫画虎地记录和实现一下spring的框架，通过阅读这些也希望能够消除对Spring框架的恐惧，其实细心阅读框架也很容易理解。

这是手写Spring系列的第二篇文章，本篇文章将会对web容器对http请求的处理流程进行简答的介绍，然后具体介绍在mini-spring框架中集成tomcat容器的步骤，一步步完善我们的mini-spring框架。
在阅读这篇文章之前，希望你已经看过了上一篇我们对starter启动器的实现，然后继续集成tomcat到我们的mini-spring中。

项目的源码我放在了github上：源码地址

我会在这里整理文章的系列目录：

从头开始实现一个小型spring框架——手写Spring之实现SpringBoot启动
从头开始实现一个小型spring框架——手写Spring之集成Tomcat服务器
从头开始实现一个小型spring框架——控制器controller的实现
从头开始实现一个小型spring框架——实现Bean管理（IOC与DI）

一、Web服务模型及servlet

在正式实现之前我们需要了解tomcat服务器具体都做了哪些事情，了解web容器对数据的处理流程，才能够更好地吃透我们的min-spring框架。

1.1 Web服务器

监听一个TCP端口，如tomcat默认监听的8080端口，浏览器默认的80端口。
根据操作系统和计算机网络的相关知识，在传输层实现端到端的通信需要通过端口，每个端口又被应着的应用程序监听着，当有消息通过网络一层层寻址，找到相应ip下相应的端口，便把数据放到相应的端口，进而由应用程序解析相应的内容。
转发请求，回复相应
本身没有业务逻辑，仅负责连接操作系统和应用程序代码

1.2 请求流程

客户端从浏览器发出请求，通过网络将数据bit流传输至Web服务器（细节方面涉及计算机网络的分层模型和数据传输过程，这里不过多介绍），其中还包含了数据请求的端口以及定义的各种协议信息，网卡拿到网络中传来的bit流，将数据转换为字节流，并交给相应的端口处理（本篇采用的是8899端口）。而我们的web容器如tomcat，就在监听着这些端口，并将传来的请求移交给相应的代码处理，随时处理网络中传来的数据。但具体处理方式对于web容器来说是一个黑盒，容器并不关系具体的处理过程是怎样的，他只负责接收请求和发回相应两件事情。

二、实现

要在mini-spring项目中集成我们的tomcat，首先需要在gradle中添加相应的依赖。

framework的build.gradle中的dependences添加tomcat的embed版本的相关依赖（因为只是简单实现，所以选择这个版本）
包结构（web包下增加server包和servlet包）

我们需要在framework的依赖中添加这么一段：

// https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.tomcat.embed/tomcat-embed-corecompile group: 'org.apache.tomcat.embed', name: 'tomcat-embed-core', version: '8.5.23'

整体的代码

plugins {id 'java'
}group 'com.qcby'
version '1.0-SNAPSHOT'sourceCompatibility = 1.8repositories {mavenCentral()
}dependencies {testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'// https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.tomcat.embed/tomcat-embed-corecompile group: 'org.apache.tomcat.embed', name: 'tomcat-embed-core', version: '8.5.23'
}

在web包下新建一个server包用于保存容器相关的代码

新建TomcatServer类用于实现我们的Tomcat

package com.qcby.web.server;import com.qcby.web.servlet.TestServlet;
import org.apache.catalina.Context;
import org.apache.catalina.LifecycleException;
import org.apache.catalina.core.StandardContext;
import org.apache.catalina.startup.Tomcat;/*** @author kevinlyz* @ClassName TomcatServer* @Description 集成Tomcat服务器* @Date 2019-06-05 13:10**/
public class TomcatServer {private Tomcat tomcat;private String[] agrs;public TomcatServer(String[] agrs) {this.agrs = agrs;}public void startServer() throws LifecycleException {//实例化tomcattomcat = new Tomcat();tomcat.setPort(8899);tomcat.start();//实例化context容器Context context = new StandardContext();context.setPath("");context.addLifecycleListener(new Tomcat.FixContextListener());TestServlet testServlet = new TestServlet();Tomcat.addServlet(context,"testServlet",testServlet).setAsyncSupported(true);//添加URL映射context.addServletMappingDecoded("/test.json","testServlet");tomcat.getHost().addChild(context);//设置守护线程防止tomcat中途退出Thread awaitThread = new Thread("tomcat_await_thread."){@Overridepublic void run() {TomcatServer.this.tomcat.getServer().await();}};//设置为非守护线程awaitThread.setDaemon(false);awaitThread.start();}
}

servlet包下新建TestServlet用于响应请求

package com.qcby.web.servlet;import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;/*** @author kevinlyz* @ClassName TestServlet* @Description * @Date 2019-06-05 13:28**/
public class TestServlet implements Servlet {@Overridepublic void init(ServletConfig config) throws ServletException {}@Overridepublic ServletConfig getServletConfig() {return null;}@Overridepublic void service(ServletRequest req, ServletResponse res) throws ServletException, IOException {res.getWriter().write("test");}@Overridepublic String getServletInfo() {return null;}@Overridepublic void destroy() {}
}

最后在MiniApplication中实例化我们的Tomcat容器

package com.qcby.starter;import com.qcby.web.server.TomcatServer;
import org.apache.catalina.LifecycleException;/*** @author kevinlyz* @ClassName MiniApplication* @Description 框架的入口类* @Date 2019-06-04 19:21**/
public class MiniApplication {public static void run(Class<?> cls,String[] args){System.out.println("Hello mini-spring application！");TomcatServer tomcatServer = new TomcatServer(args);try {tomcatServer.startServer();} catch (LifecycleException e) {e.printStackTrace();}}
}

然后gradle build

输入命令：java -jar test/build/libs/test-1.0-SNAPSHOT.jar
看到控制台打印8899端口的启动

打开浏览器

看到response返回的test字符串！

喜大普奔，大功告成！

三、小结

这是手写Spring系列的第二篇文章，本篇文章在第一篇实现SpringBoot启动的基础上进一步将Tomcat容器集成在了我们的mini-spring框架中。首先对容器处理请求的逻辑进行了简单介绍，分析了tomcat容器对请求的处理和响应，对于内部数据究竟是怎样处理的，web容器并不关心。然后对tomcat的集成做了具体实现，我们新添加了TomcatServer和TestServlet类分别实例化我们的容器和测试我们的Servlet请求拦截，当TestServlet正确匹配到我们请求的/test.json，并成功返回一个test字符串，说明我们的Servelt是有效的。

P.S. 在TomcatServer实例化容器的时候，我们设置了一个守护线程，以防止容器的中途退出。