深入解析Tomcat servlet容器的工作原理与组件详解

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《HowTomcatWorks》是一本深入解析Tomcat服务器内部运行机制的专业书籍，针对Tomcat 4.1.12和5.0.18两个版本，重点关注其作为servlet容器的工作原理。Tomcat作为一个开源且流行的服务器，由众多组件组成，该书旨在为读者提供一个易于理解的框架，通过构建简化模型来逐步揭示这些组件的功能。书中首先介绍了读者应具备的基础知识，比如Java面向对象编程技术和servlet编程，因为这些是理解Tomcat运行的核心要素。推荐参考Budi的《Java for the Web with Servlets, JSP, and EJB》等书籍来巩固这些基础知识。当一个servlet容器接收到来自客户端的请求时，核心职责包括以下三点： 1. 创建一个`HttpServletRequest`对象：这是处理请求的关键，容器负责收集和组织所有与请求相关的数据，如参数、HTTP头信息（如User-Agent、Cookie）、查询字符串、URL路径等，这些都是servlet可以访问和操作的数据源。 2. 填充请求信息：在创建request对象时，容器确保它包含了所有必要的上下文，以便servlet可以根据这些信息执行相应的逻辑。这可能涉及到解析请求参数、验证安全信息、设置响应状态等。 3. 调用servlet：一旦request对象准备就绪，容器会找到并调用相应的servlet实例，该servlet会根据请求进行处理，可能包括业务逻辑、数据操作、生成HTML响应等。作者将复杂的技术内容分解为易于理解的部分，适合不同背景的读者，包括servlet和JSP开发者、Tomcat使用者、潜在的开发者以及对软件开发感兴趣的人员。"准备前提软件"部分提供了必要的指导，帮助读者设置开发环境和理解项目的组织结构。通过阅读本书，读者不仅能深入了解Tomcat的工作原理，还能借此学习大型项目的架构和开发流程，以及如何配置和定制这个强大的Java Web应用服务器。对于希望进一步参与Tomcat开发的人来说，这是必不可少的参考资料。

}

首先注意到它的构造方法接收一个 java.io.OutputStream 对象，就像如下所示。

public Response(OutputStream output) {

this.output = output;

}

响应对象是通过传递由套接字获得的 OutputStream 对象给 HttpServer 类的 await 方法来

构造的。Response 类有两个公共方法：setRequest 和 sendStaticResource。setRequest 方法

用来传递一个 Request 对象给 Response 对象。

sendStaticResource 方法是用来发送一个静态资源，例如一个 HTML 文件。它首先通过传

递上一级目录的路径和子路径给 File 累的构造方法来实例化 java.io.File 类。

File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());

然后它检查该文件是否存在。假如存在的话，通过传递 File 对象让 sendStaticResource 构

造一个 java.io.FileInputStream 对象。然后，它调用 FileInputStream 的 read 方法并把字节数

组写入 OutputStream 对象。请注意，这种情况下，静态资源是作为原始数据发送给浏览器

的。

if (file.exists()) {

fis = new FileInputstream(file);

int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);

while (ch!=-1) {

output.write(bytes, 0, ch);

ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);

}

假如文件并不存在，sendStaticResource 方法发送一个错误信息到浏览器。

String errorMessage =

"Content-Type: text/html\r\n" +

"Content-Length: 23\r\n" +

"\r\n" +

"<h1>File Not Found</h1>";

output.write(errorMessage.getBytes());

运行应用程序

为了运行应用程序，可以在工作目录下敲入下面的命令：

个全功能的 Tomcat servlet 容器在第 17 章被建立起来。

这两个 servlet 容器都可以处理简单的 servlet 和静态资源。你可以使用 PrimitiveServlet 来

测试这个容器。 PrimitiveServlet 在 Listing 2.1 中列出并且它的类文件可以在 webroot 目录下

找到。更复杂的 servlet 就超过这些容器的能力了，但是你将会在以下各章中学到如何建立

更复杂的 servlet 容器。

Listing 2.1: PrimitiveServlet.java

import javax.servlet.*;

import java.io.IOException;

import java.io.PrintWriter;

public class PrimitiveServlet implements Servlet {

public void init(ServletConfig config) throws ServletException {

System.out.println("init");

}

public void service(ServletRequest request, ServletResponse response)

throws ServletException, IOException {

System.out.println("from service");

PrintWriter out = response.getWriter();

out.println("Hello. Roses are red.");

out.print("Violets are blue.");

}

public void destroy() {

System.out.println("destroy");

}

public String getServletInfo() {

return null;

}

public ServletConfig getServletConfig() {

return null;

}

两个应用程序的类都放在 ex02.pyrmont 包里边。为了理解应用程序是如何工作的，你需

要熟悉 javax.servlet.Servlet 接口。为了给你复习一下，将会在本章的首节讨论这个接口。

在这之后，你将会学习一个 servlet 容器做了什么工作来为一个 servlet 提供 HTTP 请求。

javax.servlet.Servlet 接口

Servlet 编程是通过 javax.servlet 和 javax.servlet.http 这两个包的类和接口来实现的。其中

一个至关重要的就是 javax.servlet.Servlet 接口了。所有的 servlet 必须实现实现或者继承实现

该接口的类。

Servlet 接口有五个方法，其用法如下。

public void init(ServletConfig config) throws ServletException

public void service(ServletRequest request, ServletResponse response)

throws ServletException, java.io.IOException

public void destroy()

public ServletConfig getServletConfig()

public java.lang.String getServletInfo()

在 Servlet 的五个方法中，init，service 和 destroy 是 servlet 的生命周期方法。在 servlet

类已经初始化之后，init 方法将会被 servlet 容器所调用。servlet 容器只调用一次，以此表

明 servlet 已经被加载进服务中。init 方法必须在 servlet 可以接受任何请求之前成功运行完

毕。一个 servlet 程序员可以通过覆盖这个方法来写那些仅仅只要运行一次的初始化代码，

例如加载数据库驱动，值初始化等等。在其他情况下，这个方法通常是留空的。

servlet 容器为 servlet 请求调用它的 service 方法。servlet 容器传递一个

javax.servlet.ServletRequest 对象和 javax.servlet.ServletResponse 对象。 ServletRequest 对象包

括客户端的 HTTP 请求信息，而 ServletResponse 对象封装 servlet 的响应。在 servlet 的生命

周期中，service 方法将会给调用多次。

当从服务中移除一个 servlet 实例的时候，servlet 容器调用 destroy 方法。这通常发生在

servlet 容器正在被关闭或者 servlet 容器需要一些空闲内存的时候。仅仅在所有 servlet 线程

的 service 方法已经退出或者超时淘汰的时候，这个方法才被调用。在 servlet 容器已经调

用完 destroy 方法之后，在同一个 servlet 里边将不会再调用 service 方法。destroy 方法提供

了一个机会来清理任何已经被占用的资源，例如内存，文件句柄和线程，并确保任何持久

化状态和 servlet 的内存当前状态是同步的。

Listing 2.1 介绍了一个名为 PrimitiveServlet 的 servlet 的代码，是一个非常简单的的 servlet，

你可以用来测试本章里边的 servlet 容器应用程序。 PrimitiveServlet 类实现了

javax.servlet.Servlet(所有的 servlet 都必须这样做)，并为 Servlet 的这五个方法都提供了实现。

PrimitiveServlet 做的事情非常简单。在 init，service 或者 destroy 中的任何一个方法每次被

调用的时候，servlet 把方法名写到标准控制台上面去。另外，service 方法从 ServletResponse

对象获得 java.io.PrintWriter 实例，并发送字符串到浏览器去。

应用程序 1

现在，让我们从一个 servlet 容器的角度来研究一下 servlet 编程。总的来说，一个全功能

的 servlet 容器会为 servlet 的每个 HTTP 请求做下面一些工作：

当第一次调用 servlet 的时候，加载该 servlet 类并调用 servlet 的 init 方法(仅仅一次)。

对每次请求，构造一个 javax.servlet.ServletRequest 实例和一个 javax.servlet.ServletResponse

实例。

调用 servlet 的 service 方法，同时传递 ServletRequest 和 ServletResponse 对象。

当 servlet 类被关闭的时候，调用 servlet 的 destroy 方法并卸载 servlet 类。

本章的第一个 servlet 容器不是全功能的。因此，她不能运行什么除了非常简单的 servlet，

而且也不调用 servlet 的 init 方法和 destroy 方法。相反它做了下面的事情：

等待 HTTP 请求。

构造一个 ServletRequest 对象和一个 ServletResponse 对象。

假如该请求需要一个静态资源的话，调用 StaticResourceProcessor 实例的 process 方法，同时

传递 ServletRequest 和 ServletResponse 对象。

假如该请求需要一个 servlet 的话，加载 servlet 类并调用 servlet 的 service 方法，同时传递

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