netty实现tomcat（简易版）

Hi，本篇主要是介绍如何用Netty来实现Tomcat简易功能（首次发文，不喜勿喷）

一、Netty是什么？

Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架。Netty 提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序,是目前最流行的 NIO 框架，Netty 在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，知名的 Elasticsearch 、Dubbo 框架内部都采用了 Netty。

Netty不仅支持TCP、UDP协议，同时也有支持http协议类型的消息包，这里不专门介绍Netty就不多作描述。

二、Tomcat核心结构图

三、pom配置

可以只用JDK及依赖netty包就可实现，本文用到fastjson只为将数据类型转换为json格式更加可观。

io.nettynetty-all4.1.56.Final


com.alibabafastjson1.2.75


org.projectlomboklombok1.18.12provided

四、上代码

话不多说，码上安排，步骤有相应注释，还没有用过netty的同学们请移步netty文档简单了解一番。

1.启动类：netty运行核心实现，置入解析http消息包

public class MainServer {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MainServer.class);/** 默认端口 */private int port = 9999;public static Map>> servlet = new HashMap<>();static {// 此处目的是装载http接口的处理类，使用反射实现装载Controller注解的类// TODO  pack包路径必须拷贝自己项目controller那层的(必须是包路径)servlet = new AnnotationScanner().getRequestMapping("com.star.system.netty.controller");}/*** 默认端口9999启动*/public void start() {doStart();}/*** 自定义端口启动* @param port*/public void start(int port) {this.port = port;doStart();}/*** netty核心简单实现*/private void doStart() {EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();try {server.group(bossGroup, workGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)//客户端连接时启动.childHandler(new ChannelInitializer() {protected void initChannel(SocketChannel client) throws Exception {// HTTP应答编码器client.pipeline().addLast(new HttpResponseEncoder());// HTTP请求解码器client.pipeline().addLast(new HttpRequestDecoder());// Tomcat之Servlet处理类client.pipeline().addLast(new ServletHandler());}}).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128).childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);ChannelFuture f = server.bind(port).sync();//监听关闭状态启动log.info("Netty Server Started, Port:" + port);f.channel().closeFuture().sync();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {//关闭线程池bossGroup.shutdownGracefully();workGroup.shutdownGracefully();}}/*** Netty启动总入口* @param args*/public static void main(String[] args) {new MainServer().start();}
}

2.Tomcat实现：Http消息包解析后并从servlet中找到已映射的接口方法

public class ServletHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {// 判断消息包是否属于http类型if(msg instanceof HttpRequest){// 属于既强转为HttpRequest，该类是netty包中自带的。HttpRequest req= (HttpRequest) msg;// 自定义request、response的处理类HttpRequestServlet request=new HttpRequestServlet(ctx,req);HttpResponseServlet response=new HttpResponseServlet(ctx,req);String url=request.getUri();// 查找已装配的servlet集合中是否含有该请求if(MainServer.servlet.containsKey(url)){// 下方将有多处反射查找请求对应接口的方法及请求参数Map> handler = MainServer.servlet.get(url);Map> requestParam = request.getParameters();for(Map.Entry> entry : handler.entrySet()) {Method method = entry.getKey();Class[] paramType = method.getParameterTypes();Object clazz = entry.getValue().newInstance();Object paramObj = paramType[0].newInstance();Field[] fields = paramObj.getClass().getDeclaredFields();// 判断请求参数是否在接口方法中入参存在，如存在且转换数据类型。for(String key : requestParam.keySet()) {for(Field field : fields) {if(key.equals(field.getName())) {field.setAccessible(true);Class type = field.getType();if(type == String.class) {field.set(paramObj, requestParam.get(key).get(0));continue;}if(type == int.class || type == Integer.class) {field.set(paramObj, Integer.valueOf(requestParam.get(key).get(0)));continue;}if(type == long.class || type == Long.class) {field.set(paramObj, Long.valueOf(requestParam.get(key).get(0)));continue;}if(type == byte.class || type == Byte.class) {field.set(paramObj, Byte.valueOf(requestParam.get(key).get(0)));continue;}if(type == boolean.class || type == Boolean.class) {field.set(paramObj, Boolean.valueOf(requestParam.get(key).get(0)));continue;}}}}// 调用接口方法并传递请求参数。Object retData = method.invoke(clazz, paramObj);response.write(retData);}}else{response.write("404");}}}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {super.exceptionCaught(ctx, cause);}
}

3.HttpRequestServlet、HttpResponseServlet、AnnotationScanner

下面代码就不多写注释说明了

public class HttpRequestServlet {private ChannelHandlerContext ctx;private HttpRequest request;public HttpRequestServlet(ChannelHandlerContext ctx, HttpRequest request){this.ctx=ctx;this.request=request;}public String getUri(){String uri = request.uri();String[] s = uri.split("\\?");if(s.length < 2) {return uri;}return s[0];}public String getMethod(){return request.method().name();}public Map> getParameters(){QueryStringDecoder decoder=new QueryStringDecoder(request.uri());return decoder.parameters();}public String getParameter(String name){Map> params=getParameters();List param=params.get(name);if(param==null)return null;else return param.get(0);}
}

public class HttpResponseServlet {private ChannelHandlerContext ctx;private HttpRequest request;private String code = "UTF-8";public HttpResponseServlet(ChannelHandlerContext ctx, HttpRequest request) {this.ctx = ctx;this.request = request;}public void write(Object out) throws Exception {try {//设置HTTP及请求头信息FullHttpResponse response = null;response = new DefaultFullHttpResponse(//设置版本HttpVersion.HTTP_1_1,//设置响应状态码HttpResponseStatus.OK,//设置输出格式Unpooled.wrappedBuffer(out == null ? "".getBytes(code) : JSON.toJSONBytes(out)));response.headers().set("Content-Type", "text/html;");ctx.write(response);} finally {ctx.flush();ctx.close();}}
}

public class AnnotationScanner {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AnnotationScanner.class);private Set> controllers;public Map>> getRequestMapping(String pack) {Map>> handler = new HashMap<>();for (Class cls : getControllers(pack)) {Method[] methods = cls.getMethods();for (Method method : methods) {RequestMapping annotation = method.getAnnotation(RequestMapping.class);if (annotation != null) {String urlValue = annotation.value();if (!urlValue.startsWith("/")) {urlValue = "/" + urlValue;}log.info("loaded servlet:{}", urlValue);Map> invoke = new HashMap<>();invoke.put(method, cls);handler.put(urlValue, invoke);}}}return handler;}public Set> getControllers(String pack) {if(controllers == null) {controllers = new HashSet<>();Set> clszzList = getClasses(pack);if (clszzList != null && clszzList.size() > 0) {for (Class cls : clszzList) {if (cls.getAnnotation(Controller.class) != null) {controllers.add(cls);}}}}return controllers;}private Set> getClasses(String pack) {Set> classes = new HashSet<>();boolean recursive = true;String packDirName = pack.replace(".", "/");Enumeration dirs;try {dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(packDirName);// 循环迭代下去while (dirs.hasMoreElements()) {// 获取下一个元素URL url = dirs.nextElement();// 得到协议的名称String protocol = url.getProtocol();// 如果是以文件的形式保存在服务器上if ("file".equals(protocol)) {// 获取包的物理路径String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "UTF-8");// 以文件的方式扫描整个包下的文件 并添加到集合中，以下俩种方法都可以//网上的第一种方法，findAndAddClassesInPackageByFile(pack, filePath, recursive, classes);//网上的第二种方法//addClass(classes,filePath,packageName);} else if ("jar".equals(protocol)) {// 如果是jar包文件// 定义一个JarFileJarFile jar;try {// 获取jarjar = ((JarURLConnection) url.openConnection()).getJarFile();// 从此jar包 得到一个枚举类Enumeration entries = jar.entries();// 同样的进行循环迭代while (entries.hasMoreElements()) {// 获取jar里的一个实体 可以是目录 和一些jar包里的其他文件 如META-INF等文件JarEntry entry = entries.nextElement();String name = entry.getName();// 如果是以/开头的if (name.charAt(0) == '/') {// 获取后面的字符串name = name.substring(1);}// 如果前半部分和定义的包名相同if (name.startsWith(packDirName)) {int idx = name.lastIndexOf('/');// 如果以"/"结尾 是一个包if (idx != -1) {// 获取包名 把"/"替换成"."pack = name.substring(0, idx).replace('/', '.');}// 如果可以迭代下去 并且是一个包if ((idx != -1) || recursive) {// 如果是一个.class文件 而且不是目录if (name.endsWith(".class") && !entry.isDirectory()) {// 去掉后面的".class" 获取真正的类名String className = name.substring(pack.length() + 1, name.length() - 6);try {// 添加到classesclasses.add(Class.forName(pack + '.' + className));} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return classes;}/*** 以文件的形式来获取包下的所有Class** @param packageName* @param packagePath* @param recursive* @param classes*/public static void findAndAddClassesInPackageByFile(String packageName,String packagePath, final boolean recursive, Set> classes) {// 获取此包的目录 建立一个FileFile dir = new File(packagePath);// 如果不存在或者 也不是目录就直接返回if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {// log.warn("用户定义包名 " + packageName + " 下没有任何文件");return;}// 如果存在 就获取包下的所有文件 包括目录File[] dirfiles = dir.listFiles(new FileFilter() {// 自定义过滤规则 如果可以循环(包含子目录) 或则是以.class结尾的文件(编译好的java类文件)@Overridepublic boolean accept(File file) {return (recursive && file.isDirectory())|| (file.getName().endsWith(".class"));}});// 循环所有文件for (File file : dirfiles) {// 如果是目录 则继续扫描if (file.isDirectory()) {findAndAddClassesInPackageByFile(packageName + "."+ file.getName(), file.getAbsolutePath(), recursive,classes);} else {// 如果是java类文件 去掉后面的.class 只留下类名String className = file.getName().substring(0,file.getName().length() - 6);try {// 添加到集合中去//classes.add(Class.forName(packageName + '.' + className));classes.add(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(packageName + '.' + className));} catch (ClassNotFoundException e) {// log.error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");e.printStackTrace();}}}}}

4.HiController（简易@Controller，@RequestMapping）、User（多个数据类型，自行测试吧）

@Controller
public class HiController {@RequestMapping(value = "hi")public User hi(User user) {return user;}@RequestMapping(value = "say")public User say(User user) {return user;}}

@Data
public class User implements Serializable {private Long id;private String name;private int age;private boolean status;public User() {}public User(Long id, String name, int age, boolean status) {this.id = id;this.name = name;this.age = age;this.status = status;}
}

5.核心注解Controller、RequestMapping

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Component
public @interface Controller {
}

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RequestMapping {String value() default "";}

五、未完待续

ps：首先说明此简易版还有无限扩展空间，也没有进行代码的优化，仅提供一个Tomcat的实现思路。

以后会多写一些Java语言方面的文章，请关注我 第一时间收到最新文章推送。

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