【学习笔记】手写 Tomcat 六

一、线程池

1. 构建线程池的类

2. 创建任务

3. 执行任务

测试

二、URL编码

解决方案

测试

三、如何接收客户端发送的全部信息

解决方案

测试

四、作业

1. 了解工厂模式

2. 了解反射技术

一、线程池

昨天使用了数据库连接池，我们了解了连接池的优点，那么也可以使用线程池来管理线程，

java自带的线程池的参数有核心线程数，最大线程数，线程活跃时间，时间单位，任务队列，线程工厂，拒绝策略

为了学习了解线程池，我们先手写一个简单的线程池，只需要做到核心线程可重复利用就行

1. 构建线程池的类

属性：核心线程数，任务队列

方法：获取线程（静态代码块），执行任务（需要的参数：线程任务 Runnable）

为了避免创建多个对象，还需要设置单例模式

java">package com.shao.net;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;public class ThreadPool {// 定义一个成员静态变量，存储单例对象private static ThreadPool instance;// 线程池核心线程数private final static int MAX_THREAD_NUM = 10;// 存放任务的队列private static final LinkedBlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>();static {for (int i = 0; i < MAX_THREAD_NUM; i++) {final int finalI = i;new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {/***  线程池的线程，从队列中取出任务，这时线程不在临界区了，自动释放锁，然后执行任务，当执行完任务后，*  因为是while循环，所以会在 synchronized (taskQueue) 等待，*  当锁释放后，并且当前线程被唤醒时，会尝试获取锁，*  如果获取到锁，会进入临界区，如果队列中有任务，则取出，然后执行任务，如果没有，则等待*  等待下次获取到锁，会继续从上次进入等待态的位置继续往下执行，也就是 taskQueue.wait() 开始往下执行* */while (true) {Runnable task = null;synchronized (taskQueue) {System.out.println("线程" + finalI + "准备完成");// 队列为空，等待while (taskQueue.isEmpty()) {try {taskQueue.wait();   // 使当前线程等待，释放锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("线程" + finalI + "开始执行");// 从队列中取出任务task = taskQueue.poll();}if (task != null) {// 执行任务task.run();}}}}).start();}}// 私有化构造函数private ThreadPool() {}// 获取对象public static ThreadPool getInstance() {synchronized (ThreadPool.class) {if (instance == null) {instance = new ThreadPool();}return instance;}}public void execute(Runnable task) {// 当方法被调用时，会尝试获取锁，如果获取到锁，则将任务加入队列，并唤醒等待的线程synchronized (taskQueue) {taskQueue.add(task);taskQueue.notify();}}
}

2. 创建任务

这里的任务是之前线程执行的代码，我们把需要线程执行的任务放到一个类里，然后实现Runnable

java">package com.shao.net;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;public class MyTask implements Runnable {private InputStream is;private OutputStream os;public MyTask(InputStream is, OutputStream os) {this.is = is;this.os = os;}@Overridepublic void run() {// 定义一个字节数组，存放客户端发送的请求信息byte[] bytes = new byte[1024];// 读取客户端发送的数据，返回读取的字节数int len = 0;try {len = is.read(bytes);if (len == -1) {return;}// 将读取的字节数组转换为字符串String msg = new String(bytes, 0, len);// 调用HttpRequest类解析请求信息HttpRequest httpRequest = new HttpRequest(msg);// 拼接请求的静态资源的路径// 路径是相对路径，从模块的根路径开始String filePath = "webs/" + httpRequest.getRequestModule();HttpResponse httpResponse = new HttpResponse(os, httpRequest);// 响应数据httpResponse.response(filePath);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

3. 执行任务

初始化线程池，来一个用户连接时，就创建一个任务，然后交给线程池，线程池取出一条线程执行任务的 run 方法

java">package com.shao.net;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Tomcat {// 初始化线程池ThreadPool threadPool = ThreadPool.getInstance();public Tomcat() {ServerSocket ss = null;try {ss = new ServerSocket(8080);while (true) {// 调用accept()方法阻塞等待，直到有客户端连接到服务器，返回一个Socket对象用于与该客户端通信Socket socket = ss.accept();System.out.println("客户端连接成功");// 获取Socket对象的输入流，用于读取客户端发送的数据InputStream is = socket.getInputStream();// 获取Socket对象的输出流，用于向客户端发送数据OutputStream os = socket.getOutputStream();// 创建一个任务对象，将输入输出流作为参数传过去MyTask myTask = new MyTask(is, os);// 把任务作为参数传递给ThreadPool的execute()方法，启动一个线程执行MyTask对象中的run()方法threadPool.execute(myTask);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {//关闭连接通道try {ss.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

测试

二、URL编码

在HTTP请求中，如果参数包含中文字符，会进行URL编码，以避免乱码或传输错误。URL编码是一种将URL中的非ASCII字符（如中文字符）转换为可以在Web浏览器和服务器之间传输的格式的过程。

URL编码会将非ASCII字符转换为十六进制编码，以便于在HTTP请求中安全传输。

‌URL编码的基本原理‌： URL编码将非ASCII字符（如中文字符）转换为"%"后跟两位十六进制数字的形式。例如，空格在URL编码中通常被转换为"%20"。对于中文字符，它们会被转码为以"%E"开头，后面跟着若干位十六进制数字的字符串。

解决方案

在接收到请求信息后，先进行解码，然后再解析信息

java">URLDecoder.decode(需要解码的字符串, 字符集或编码方式)

在 MyTask 类中添加

测试

三、如何接收客户端发送的全部信息

目前，我们的 Tomcat 最多只能一次接收 1KB，因为定义的字节数组只有1024个字节

但是，如果客户端发送的请求参数非常非常多呢？超过了 1024 个字节了怎么办？

把字节数组定义的大一点？不行的，因为网络传输一次最多传输 8KB，超过 8KB 就会分批传输，接收参数时也需要分批接收

那怎么判断参数已经接收完？

参数有很多一般是使用POST方法，而POST方法的请求头有 Content-Length 的字段，表示请求体的总长度

我们来试一下，打印一下请求的参数信息

这里可以看到 Content-Length 的值是 26，表示请求体的参数长度为26字节，图中显示参数的长度为 25，因为解析后没有显示参数连接符 &

我们来使用 Apipost 来压力测试一下，参数很多是什么样子

可以看到，只读取到了一部分出师表的内容，而且还有乱码，这是因为没有完整读取一个汉字的字节，UTF-8 编码中一个汉字需要 3 个字节

解决方案

java">package com.shao.net;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class MyTask implements Runnable {private InputStream is;private OutputStream os;private int totalLength;private StringBuilder sb;public MyTask(InputStream is, OutputStream os) {this.is = is;this.os = os;}@Overridepublic void run() {// 定义一个字节数组，存放客户端发送的请求信息byte[] bytes = new byte[1024];// 读取客户端发送的数据，返回读取的字节数int len = 0;try {// 第一次读取请求信息len = is.read(bytes);if (len == -1) {return;}// 将读取的字节数组转换为字符串String msg = new String(bytes, 0, len);// 调用HttpRequest类解析请求信息HttpRequest httpRequest = new HttpRequest(msg);/**  如果已读取的数据长度等于请求体的总长度，并且请求方法是 POST，说明请求体可能还没有读取完，需要读取剩余的数据* */if (bytes.length == len && "POST".equals(httpRequest.getRequestMethod())) {// 创建一个StringBuilder对象，用于拼接请求信息sb = new StringBuilder();sb.append(msg);// 获取 POST 请求方法中的请求体的总长度String length = httpRequest.getRequestHeaderParams().get("Content-Length");if (length != null) {totalLength = Integer.parseInt(length);}// 调用方法，读取剩余的请求体数据msg = getNotReadMsg(httpRequest, bytes, msg);}// 把请求信息进行URL解码，然后根据 UTF-8 进行编码String decodedMsg = URLDecoder.decode(msg, "utf-8");// 调用HttpRequest类解析请求信息httpRequest = new HttpRequest(decodedMsg);// 拼接请求的静态资源的路径// 路径是相对路径，从模块的根路径开始String filePath = "webs/" + httpRequest.getRequestModule();HttpResponse httpResponse = new HttpResponse(os, httpRequest);// 响应数据httpResponse.response(filePath);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}/*** 读取剩余的请求体数据*/private String getNotReadMsg(HttpRequest httpRequest, byte[] bytes, String msg) throws IOException {int len;// 获取请求的参数HashMap<String, String> requestBodyParams = httpRequest.getRequestBodyParams();// 请求参数的数量int size = requestBodyParams.size();// 计算第一次读取到的请求体中参数的长度Set<Map.Entry<String, String>> entries = requestBodyParams.entrySet();int partLength = 0;for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {partLength += (entry.getKey() + "=" + entry.getValue()).length();}// 减去第一次读取到的请求体中参数的长度，如果存在多个参数，需要考虑到 '&' 的个数if (size > 1) {totalLength -= (partLength + (size - 1));} else {totalLength -= partLength;}// 判断是否还有数据没有读完while (totalLength > 0) {// 第二次读取请求信息len = is.read(bytes);// 如果读取的字节数大于0，表示读取到数据了if (len > 0) {// 将读取的字节数组转换为字符串msg = new String(bytes, 0, len);// 拼接字符串sb.append(msg);// 减去读取的字节数totalLength -= len;} else {break;}}// 转成字符串格式返回return sb.toString();}
}

测试

可以看出已经全部读取到了，第二个参数也读取到了

四、作业

1. 了解工厂模式

优化 Dao，现在在 Service 层，调用Dao层都要 new 一下，这样就比较占内存，比如调用的都是 UserDao，那么只需要创建一次 UserDao 的对象就行了

2. 了解反射技术

优化 Servlet ，通过配置文件可以动态的创建 Servlet 对象