开篇词｜重造轮子，探究Tomcat的秘密
郭屹
讲述：郭屹大小：9.70M时长：10:37
你好，我是郭屹，一名热爱编程的老兵。欢迎你跟我一起手写 MiniTomcat，一个 mini 版的 Tomcat。
在开始学习之前，我还是先介绍下我自己。我九十年代从南开大学毕业后就开始了自己的编程职业生涯，幸运地进入到了这个有趣而充满挑战的领域。人到五十，我心依旧澎湃，直到如今我仍会习惯性地键盘不离手语言不离口。
1996 年工作开始，我就碰巧去了一趟硅谷，了解到了 Internet 和 Java，从此和 Java、中间件结下了不解之缘。到了 1998 年我就加入了 Sun Microsystems 的 Java 团队，担任 J2EE 研发工程师，并在那里耳闻目睹了业界大神的作品，其中就包括 James Duncan Davidson 的 Tomcat。
在工作之余，我也很喜欢分享知识心得，所以一直坚持写作输出，先后出了《认识编程》《Java 编程十五讲》《三字经注解》几本书，同时很荣幸地成为了机械工业出版社专家委员会委员，也带过十来个大学生和研究生。后面我的学生建议我在极客时间上出一门课，希望我把知识传播得更广，所以今年春天经过几个月的筹备，我就在极客时间上出了手写系列的第一门课《手把手带你写一个 MiniSpring》。
课程结束后很多用户直呼不过瘾，希望能再和我一起手写一个 MiniTomcat，所以响应大家的需求，我就带着 MiniTomcat 来了。我的本心是希望把这些知识传递给更多的人，更希望有一群人能一起加入分享的行列，像硅谷的程序员共同体一样有经常性的技术交流，那种感觉一定很棒！所以也欢迎你在学习过程中多在留言区留言，参与讨论，我相信在交流中学习的效果也是不容小觑的。
这个课程的形式其实和第一季的 MiniSpring 是一样的，我也会带你重造轮子，从一个极简的 HttpServer 开始，一步步深入，直到完成一个属于自己的 MiniTomcat。希望你坚持下去，深入底层，掌握 Tomcat 的运行原理。在不断往下挖的过程中，像一个地质学家一样不断获得惊喜。
为什么要学习 Tomcat 底层原理？
软件是一个地质学堆积过程，这是我们进入软件专业需要牢牢记住的一个大图景。软件体系的构建是一层一层往上堆积出来的，最底下是物理层，看得见摸得着的硬件，硬件之上就是操作系统，管理硬件执行任务，再往上就是中间层，比如框架层、服务层，最后到了用户操作层。
普通人平时使用计算机系统，实际接触的是最上层的用户操作层，比如浏览器、应用程序界面，来完成生活和工作所需的各种功能。
我们程序员的工作大部分最终也是为用户提供各种各样的应用工具。这些应用程序的构建，并不是在操作系统这一层之上直接编写的，而是使用了很多基础服务，比如数据库、文件系统、网络通信、HTTP Server、中间框架，这一层基础服务程序为应用程序员提供了丰富的工具。
我们看到，这些年各种应用层出不穷，界面操作体验经常翻新，各种语言和工具也是频繁迭代，让我们应接不暇，于是许多人感叹软件行业升级换代太快，跟不上。但是我们仔细分析软件体系，会了解到任何一个新事物都会在“软件地层”中有一个相对固定的生态位。在这个地层堆积结构中，越是底层的越稳定越基本。底层恒久不动稳如磐石，才有上层精彩的大千世界自然景观。正是因为这些中间层的基础服务，我们才能快速构建出应用程序。
因此作为专业程序员，深入地层，理解中间层是很必要的。对这些基础服务的理解，能让我们以不变应万变，把握住技术快速流变中相对稳定的内核。理解了底层运行原理，你就知道了所以然，工作过程中会更加高效准确地使用中间件提供的服务，提高应用程序的质量。长期来讲，让你的事业更成功。
跳出功利心，我们从更高的角度来看。作为一个专业人士，能将自己的专业从头到尾融会贯通，这是很大的喜悦，也是对自己定下志向一生选择这个专业的一个交代。而作为一个人，对这个世界的某个方面有了一个透彻的理解，会感到不虚此生之行，这更是一种深层的幸福。
成功是没有止境的，但是幸福有其更深刻的含义。
如何高效地掌握 Tomcat 原理？
今天，我们在学习 Tomcat 的过程中，面对的一个问题是它已经是一个庞大而复杂的体系了，虽然它是开源的，俗话说“代码之下了无秘密”，但是面对源代码的丛林，很多程序员往往会迷失其中，因一次次的挫败而导致最后望而却步。
这是我们作为后来者的劣势，生晚了时代。我们的问题是只见到了成熟后的 Tomcat，没有了解到它是怎么成长起来的。对这个过程不了解，就会让我们学习的路径变得很艰难。
因此，我用重造轮子的方法，采用迭代的开发模式，从一个最简单的程序开始，一步步迭代，每写一小段代码，都是一个可运行的程序。在不断迭代中完善服务器功能，最终实现 Tomcat 核心。代码结构有意对照 Tomcat 的结构，让原理理解起来不再困难。
我们在工作中，总是有前辈谆谆教导我们不要重新造轮子。这句话是对的，对于要快速搭建交付给客户的项目来讲，尽量采用第三方来搭建项目是明智的选择。然而，一物有二柄，选择就意味着取舍，我们要明白不重新造轮子，失去的就是对软件基础的透彻理解，技术流于表面，软件工程师变成了码农。为了弄清楚软件系统如何运行起来的，成为专家，我们必须学会重新造轮子。
因此我尽量少用现成的第三方包，以刀耕火种的方式进行低级编程，这可以让我们彻底地理解底层原理。学习者要从一开始就一起动手编写，编程说到底是一个手艺活，就是动手去写，不断地练习，拳不离手曲不离口。相信总会有那么一刻，你顿悟或者渐悟软件之道，开怀不已，拈花一笑存真义。
这里我再强调一遍，我们学习 MiniTomcat 的目标是掌握 Tomcat，所以我们不会自己创新什么，而是老老实实按照 Tomcat 的样子模仿着手写。因此我们的目录结构、包名、类名、接口名、继承体系、类中的主要方法名都是参照 Tomcat 本身的。
课程设计
我们 MiniTomcat 的课程大体上分成四大块：HttpServer、Connector、Container 和扩展部分。
熟悉 Tomcat 的人也知道，Connector + Container 就是 Tomcat 的核心了。学习这些，会为进一步的研究打下良好的基础。
第一章 实现一个简单的 Web 应用服务器
Web 应用的核心是对 HTTP 协议的支持，接收浏览器发送的 HTTP 请求，解析 URL，找到资源返回内容，显示在客户浏览器上。这一部分，我们先不引进任何规范，而是自己简单地实现 Request 请求与 Response 响应。虽然它很简单，但是也是一个地道的 Web 应用服务器，不仅支持静态资源，还能运行程序动态返回内容。我们后面的改造都会基于这个简单服务器。
第二章 实现专业的 Connector
基于简单的应用服务器，我们来重点实现 MiniTomcat 连接层，并且按照 Servlet 规范进行改造。优化代码结构，将第一部分的 Server 拆分为 Connector 与 Processor。之后初步优化性能，引入 Processor 池化技术，支持 Processor 并发执行，提高 Server 的高并发能力。然后，我们就要按照规范行事，实现 Servlet 对请求和响应的接口规范。
这一部分的改造过后，MiniTomcat 的连接层就有模有样了。
第三章 实现专业的 Container
连接层解决后，我们再重点设计实现容器。先引入 Container，实现 Context 与 Wrapper，形成两层容器，将整个框架按照功能进一步拆分成不同模块，每一部分各司其职。最后引入日志、过滤器、监听器等通用组件。这一部分之后，Tomcat 的核心就模仿出来了。
第四章 完成 MiniTomcat 及扩展讨论
我们将考虑多应用支持，进一步拆分功能，BootStrap 只负责启动服务器，业务代码都在 Context 内运行，支持不同路由转发到不同应用之中，而应用之间相互隔离。这个需求就要求我们改变标准的 Java 类加载机制，自定义加载过程。最后通过 web.xml、Server.xml 进行各项配置，启动 Server，实现完整而基本的 Tomcat。
作为扩展，我们会探讨如何把 MiniSpring 打包放在 MiniTomcat 中运行，形成 Mini 系列的核心环境，还会将网络 IO 扩展为支持 NIO，以支持高并发场景的方案。
通过这一步步的迭代，你会看到 MiniTomcat 逐渐成型，越来越像真正的 Tomcat 了。我尽量做到每次迭代都是一小步，不会造成大的学习障碍。但是我们也要知道软件技术越往下挖越难，因此整个过程中还是需要反复琢磨，最后才能成功。虽然中途会遇到困难，但我希望你可以坚持学习，跑完全程！
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本文是一篇深入探究Tomcat底层原理的技术文章，作者通过手写MiniTomcat的方式，引领读者逐步了解Tomcat的核心。文章首先介绍了学习Tomcat底层原理的重要性，强调深入理解对程序员工作效率和应用程序质量的提升至关重要。作者提出采用重造轮子的方法，通过迭代的开发模式，从最简单的程序开始，一步步深入，最终实现Tomcat核心。整篇文章强调了通过手写代码来深入理解底层原理的重要性，并鼓励读者在学习过程中多参与讨论。课程设计分成四大块：HttpServer、Connector、Container和扩展部分，逐步实现MiniTomcat的核心功能。通过这一步步的迭代，读者将逐渐了解MiniTomcat的成型过程，体会到软件技术的挑战和乐趣。整篇文章强调了深入理解Tomcat底层原理的重要性，以及通过手写代码来实现对底层原理的深入理解。
2023-12-1124人觉得很赞给文章提建议
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第一装甲集群司令克莱斯特我们系统，依然在使用Tomcat.编辑回复: 确实，Tomcat长盛不衰，肯定有它的独特优势在的
2023-12-13归属地：北京23
人间烟火学习源码的过程，令人富有成就感。加油。作者回复: 加油
2023-12-18归属地：广东2
C.新的风暴已经出现，加油加油编辑回复: 加油加油，一起学习
2023-12-11归属地：江苏2
HH🐷🐠来吧， 先定个小目标，了解 Tomcat 整体架构和原理，再者深入源码实现， 最后横向对比各大容器优缺点以及成为贡献者编辑回复: 赞！非常清晰的目标～努力达成
2023-12-14归属地：广东1- Geek_a551cb
每次看到老师的开篇词都很激动，又能学到新知识了😄作者回复: 感谢感谢！幸福的职业人生，少带点功利心，多带点热忱。Tomcat是古旧的知识了，但是还是经典，值得好好琢磨，“故纸堆里求新知”。
2024-02-21归属地：四川 
行路人冲冲冲编辑回复: 加油！
2023-12-12归属地：山东
业余草二十多年来，Tomcat 依然很火，并且还在持续发展。久盛不衰，非常值得一学！编辑回复: 是的，欢迎加入学习！
2023-12-12归属地：上海
叶知秋Tomcat 比我年龄都大，溯流而上，很需要年长者讲讲里面的故事；2023-12-12归属地：北京
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