全栈学习 ——JavaWeb（二）Web 服务器

目录

一、计算机网络基础：Web 通信的底层支撑

1. TCP/IP 协议栈：网络通信的 “通用语言”

2. HTTP 协议：Web 服务器与浏览器的 “对话规则”

（1）HTTP 请求格式

（2）HTTP 响应格式

3. Web 服务器的定位：应用层的 “请求处理器”

二、Web 服务器核心：从概念到功能

1. 什么是 Web 服务器？

2. JavaWeb 服务器的三大核心功能

三、底层原理：Web 服务器如何工作？

1. Tomcat 核心架构：连接器与容器

2. HTTP 请求处理的完整流程（以登录请求为例）

（1）建立 TCP 连接（传输层）

（2）解析 HTTP 请求（应用层）

（3）匹配并调用 Servlet（业务处理）

（4）生成并返回响应

3. Servlet 生命周期管理：容器的 “资源调度”

四、表单提交的完整处理流程

1. 前端表单准备（login.html）

2. 表单提交到响应的底层步骤

（1）浏览器处理（客户端）

（2）Tomcat 处理（服务器端）

3. 常见问题及解决

五、主流 Web 服务器介绍

1. 轻量级 Web 服务器（开发与中小应用）

（1）Tomcat

（2）Jetty

2. 企业级 Web 服务器（大型应用）

（1）WebLogic（Oracle）

（2）WebSphere（IBM）

（3）WildFly（原 JBoss）

六、实战：Tomcat 安装与表单应用部署

1. Tomcat 安装与配置（Windows）

2. 表单应用部署实战

（1）创建应用目录

（2）编写前端表单（login.html）

（3）编写并编译 Servlet

（4）测试流程

七、总结：从网络基础到 Web 服务器

在 JavaWeb 开发中，Web 服务器是连接用户与应用的核心枢纽。但它的运作离不开计算机网络的底层支撑 —— 从用户在浏览器输入网址到页面显示，背后是 TCP/IP 协议栈、HTTP 协议与 Web 服务器的协同工作。本文将从计算机网络基础讲起，详解 Web 服务器的核心功能、原理及实战操作，并重点分析表单提交的完整流程。

一、计算机网络基础：Web 通信的底层支撑

Web 服务器的核心作用是 “处理网络请求”，而网络请求的传输依赖于成熟的协议体系。理解这些基础，才能真正看懂 Web 服务器的工作原理。

1. TCP/IP 协议栈：网络通信的 “通用语言”

计算机之间的通信需要遵循统一规则，TCP/IP 协议栈就是这套规则的集合，它分为 4 层（从底层到应用层）：

• 数据链路层：处理物理设备（如网卡）的信号传输，负责将数据转换成电信号或光信号；

• 网络层：通过 IP 地址定位目标计算机（如192.168.1.1），并选择传输路径（路由）；

• 传输层：提供可靠传输（TCP 协议）或快速传输（UDP 协议）。Web 通信主要用TCP—— 它通过 “三次握手” 建立连接、“四次挥手” 断开连接，确保数据不丢失、不重复；

• 应用层：定义具体应用的通信规则（如 HTTP 协议用于 Web，FTP 协议用于文件传输）。

                                                                             转换-定位-传输-通信

可以用 “快递运输” 比喻：

• IP 地址 = 收件人地址（确定目标计算机）；

• TCP 协议 = 快递员（负责把包裹完整送到，丢件会重发）；

• HTTP 协议 = 包裹里的 “发货单”（规定内容格式，让收件人能看懂）。

2. HTTP 协议：Web 服务器与浏览器的 “对话规则”

HTTP（超文本传输协议）是应用层协议，定义了浏览器与 Web 服务器的通信格式。核心特点：

• 请求 – 响应模式：浏览器发送 “请求”，服务器返回 “响应”，一次交互后连接关闭（HTTP/1.1 支持长连接优化）；

• 无状态：服务器不记录用户历史（如第一次和第二次请求无关联，需用 Cookie/Session 保持状态）。

（1）HTTP 请求格式

一个完整的 HTTP 请求由三部分组成：

请求行：POST /myapp/login HTTP/1.1 （方法 + 路径 + 版本）

请求头：Host: localhost:8080 （目标主机）

      Content-Type: application/x-www-form-urlencoded （数据类型）

      Content-Length: 27 （数据长度）

     （空行用于分隔请求头和请求体）

请求体：username=admin&password=123 （表单数据，POST方式才有）

（2）HTTP 响应格式

服务器的响应对应分为三部分：

响应行：HTTP/1.1 200 OK （版本 + 状态码 + 描述）

响应头：Content-Type: text/html;charset=UTF-8 （返回数据类型）

       Content-Length: 20 （响应体长度）

       空行隔响应头和响应体）

响应体：<h1>登录成功</h1> （实际显示的内容）

3. Web 服务器的定位：应用层的 “请求处理器”

Web 服务器工作在应用层，基于 TCP/IP 和 HTTP 协议实现两个核心功能：

• 监听 TCP 端口（如 Tomcat 默认 8080），接收浏览器的 HTTP 请求；

• 按 HTTP 规范解析请求、生成响应，协调后端资源（如 Servlet、静态文件）处理请求。

二、Web 服务器核心：从概念到功能

1. 什么是 Web 服务器？

Web 服务器是能通过 HTTP 协议与客户端（浏览器）通信的软件。它分为两类：

• 静态 Web 服务器：仅处理静态资源（如 HTML、CSS、图片），如 Nginx、Apache；

• JavaWeb 容器：除静态资源外，还能运行 Java 组件（Servlet/JSP），如 Tomcat、WebLogic—— 这是 JavaWeb 开发的核心，后续简称 “Web 服务器”。

比喻理解：静态服务器像 “便利店”（只卖现成商品），JavaWeb 容器像 “餐厅”（既能卖现成食品，也能按订单现做）。

2. JavaWeb 服务器的三大核心功能

• 运行 Java 组件：管理 Servlet/JSP 的生命周期（创建、调用、销毁），这是与静态服务器的核心区别；

• 解析 HTTP 协议：将浏览器发送的原始字节流解析为HttpServletRequest对象（封装请求数据），并将 Servlet 的处理结果封装为 HTTP 响应（HttpServletResponse）；

• 部署 Web 应用：提供标准化目录结构，统一管理应用的资源（如 HTML 放在根目录，Java 类放在WEB-INF/classes）。

三、底层原理：Web 服务器如何工作？

以 Tomcat 为例，其核心架构和请求处理流程是理解所有 JavaWeb 服务器的基础。

1. Tomcat 核心架构：连接器与容器

Tomcat 的架构像 “前台接待 + 后台厨房”，两大模块协同工作：

• 连接器（Connector）：前台接待员

• • 负责监听 TCP 端口（默认 8080），接收浏览器的连接；

• • 将 TCP 字节流解析为 HTTP 请求（提取 URL、参数等）；

• • 将容器返回的结果封装为 HTTP 响应，通过 TCP 发送给浏览器。

• 容器（Container）：后台厨房

• • 管理 Web 应用（如myapp）和 Servlet；

• • 根据请求路径找到对应的 Servlet，调用其方法处理业务；

• • 提供HttpServletRequest和HttpServletResponse对象，作为 Servlet 与容器的交互接口。

协作流程：

浏览器 → TCP连接 → 连接器（解析HTTP请求） → 容器（调用Servlet） → 连接器（封装HTTP响应） → 浏览器

2. HTTP 请求处理的完整流程（以登录请求为例）

当用户访问http://localhost:8080/myapp/login并提交表单时，Tomcat 的处理步骤如下：

（1）建立 TCP 连接（传输层）

• 浏览器通过 DNS 解析localhost为127.0.0.1，向该 IP 的 8080 端口发起 TCP 连接；

• Tomcat 的连接器（Coyote）接收连接，通过 TCP 三次握手建立可靠传输通道。

（2）解析 HTTP 请求（应用层）

连接器读取请求数据，按 HTTP 格式解析：

• 从请求行提取 POST/myapp/login HTTP/1.1，确定请求方法（POST）和目标路径；

• 从请求头获取Content-Type: application/x-www-form-urlencoded，知道请求体是表单数据；

• 按Content-Length读取请求体username=admin&password=123，解析为键值对。

（3）匹配并调用 Servlet（业务处理）

定位应用：容器根据/myapp找到部署的 Web 应用（webapps/myapp目录）；

匹配 Servlet：根据/login找到通过@WebServlet("/login")配置的 LoginServlet；

调用方法：

• • 容器创建HttpServletRequest（封装解析后的参数）和HttpServletResponse（用于写响应）；

• • 调用 LoginServlet 的service()方法，根据请求方法（POST）自动转发到doPost()；

• • Servlet 通过request.getParameter("username")获取参数，执行登录验证。

（4）生成并返回响应

• Servlet 处理完成后，将结果（如 “登录成功”）写入HttpServletResponse；

• 容器通知连接器 “处理完成”，连接器封装响应（响应行200 OK、响应体<h1>登录成功</h1>）；

• 通过 TCP 连接发送响应，完成后按 HTTP/1.1 规则保持连接（或四次挥手断开）

3. Servlet 生命周期管理：容器的 “资源调度”

Servlet 的生命周期完全由容器控制，遵循 “按需创建、复用实例” 原则：

• 初始化（init ()）：第一次请求 Servlet 时，容器通过反射创建实例，调用init()（如加载配置），仅执行一次；

• 服务（service ()）：每次请求都调用service()，根据请求方法转发到doGet()/doPost()；

• 销毁（destroy ()）：服务器关闭时，调用destroy()释放资源（如关闭数据库连接），然后销毁实例。

注意：Servlet 是单例多线程—— 一个实例处理所有请求，需避免使用成员变量（可能引发线程安全问题）。

四、表单提交的完整处理流程

表单是用户与 Web 应用交互的主要方式，从提交到响应的每一步都体现了 Web 服务器的工作原理。

1. 前端表单准备（login.html）

<form action="/myapp/login" method="post">

<input type="text" name="username" placeholder="用户名">

<input type="password" name="password" placeholder="密码">

<button type="submit">登录</button>

</form>

• action：提交路径（/myapp是应用名，/login是 Servlet 路径）；

• method：post（参数在请求体，安全），get（参数在 URL，适合查询）。

2. 表单提交到响应的底层步骤

（1）浏览器处理（客户端）

用户点击 “提交” 后，浏览器自动完成：

验证表单（如必填项），拼接参数（username=admin&password=123）；

按method生成 HTTP 请求：

• • POST：参数放入请求体，请求头Content-Type: application/x-www-form-urlencoded；

• • GET：参数拼接在 URL（/myapp/login?username=admin&password=123），无请求体

 通过 DNS 解析localhost为127.0.0.1，向 8080 端口发起 TCP 连接，发送 HTTP 请求。

（2）Tomcat 处理（服务器端）

连接器解析请求：

• • 读取请求数据，解析出应用名（myapp）、Servlet 路径（/login）、参数（username=admin）；

• • 将参数存储到HttpServletRequest的内部 Map（键值对结构）。

@WebServlet("/login")

public class LoginServlet extends HttpServlet {

@Override

protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {

// 设置编码（解决中文乱码）

req.setCharacterEncoding("UTF-8");

resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

// 从请求中获取参数（容器已解析并存入request）

String username = req.getParameter("username");

String password = req.getParameter("password");

// 业务逻辑（模拟数据库验证）

String result = "admin".equals(username) && "123".equals(password)

? "登录成功！欢迎您，" + username

: "登录失败：用户名或密码错误";

// 写入响应（容器后续会封装为HTTP响应）

resp.getWriter().write("<h1>" + result + "</h1>");

}

}

浏览器渲染响应：

• • 接收响应后，按Content-Type: text/html识别为 HTML，解析并显示<h1>登录成功</h1>；

• • 若响应是302 Redirect，则自动跳转到指定页面（如登录成功后跳转到首页）。

3. 常见问题及解决

• 中文乱码：POST 请求需在doPost()中设置req.setCharacterEncoding("UTF-8")，响应需resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8")；

• 404 错误：检查action路径是否正确（如/myapp/login是否对应@WebServlet("/login")）；

• 500 错误：Servlet 代码异常（如空指针），查看 Tomcat 的logs/catalina.out日志。

五、主流 Web 服务器介绍

根据应用规模和需求，JavaWeb 服务器分为轻量级和企业级两类。

1. 轻量级 Web 服务器（开发与中小应用）

（1）Tomcat

• 特点：开源免费，支持 Servlet/JSP 规范，是 JavaWeb 开发的 “事实标准”；

• 优势：

• • 内置在 Spring Boot，无需单独部署；

• • 文档丰富，社区活跃（问题易解决）；

• • 支持热部署（开发时修改代码无需重启）。

• 适用场景：开发环境、企业官网、管理系统等中小应用。

（2）Jetty

• 特点：比 Tomcat 更轻量，启动速度快（约 Tomcat 的 1/3），支持嵌入式部署；

• 优势：架构灵活（可按需裁剪模块），适合微服务（如 Spring Cloud）；

• 适用场景：频繁启动的场景（如单元测试）、资源受限的微服务。

2. 企业级 Web 服务器（大型应用）

（1）WebLogic（Oracle）

• 特点：闭源收费，支持完整 JavaEE 规范（如 EJB、JMS）；

• 企业级功能：集群部署、负载均衡、分布式事务、安全管理；

• 适用场景：银行核心系统、电信业务平台（需厂商技术支持）。

（2）WebSphere（IBM）

• 特点：与 IBM 生态（DB2、AIX）深度集成，提供全链路监控；

• 优势：高可用（99.999% uptime）、支持海量并发；

• 适用场景：金融、政府等对稳定性要求极高的核心系统。

（3）WildFly（原 JBoss）

• 特点：开源免费，支持 JavaEE 规范，可扩展企业级功能；

• 优势：比 WebLogic 轻量，适合预算有限的中型企业；

• 适用场景：需要集群和事务管理，但无需商业支持的应用。

六、实战：Tomcat 安装与表单应用部署

1. Tomcat 安装与配置（Windows）

下载：从Tomcat 官网下载 9.x 版本（适配 Java 8+）；

安装：解压到D:\\tomcat-9.0.80（路径无中文 / 空格）；mac其实 差不多

核心目录：

• • bin/：startup.bat（启动）、shutdown.bat（停止）；

• • webapps/：应用部署目录（放入应用即可访问）；

• • conf/server.xml：配置端口（默认 8080）、虚拟主机等；

• • logs/：日志文件（catalina.out排查启动错误）。

启动验证：双击bin/startup.bat，访问http://localhost:8080，显示 Tomcat 欢迎页即成功。

2. 表单应用部署实战

（1）创建应用目录

webapps/myapp/ # 应用根目录

├─ login.html # 登录表单

└─ WEB-INF/

├─ classes/ # 存放编译后的Servlet

│ └─ LoginServlet.class

└─ lib/ # 依赖jar包（如JSTL）

（2）编写前端表单（login.html）

<!DOCTYPE html>

<html>

<body>

<form action="/myapp/login" method="post">

<label>用户名：</label>

<input type="text" name="username" required>

<br>

<label>密码：</label>

<input type="password" name="password" required>

<br>

<button type="submit">登录</button>

</form>

</body>

</html>

（3）编写并编译 Servlet

LoginServlet.java：

import javax.servlet.annotation.WebServlet;

import javax.servlet.http.HttpServlet;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

import java.io.IOException;

@WebServlet("/login") // 注解配置访问路径

public class LoginServlet extends HttpServlet {

@Override

protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {

req.setCharacterEncoding("UTF-8");

resp.setContentType("text/html;charset=UTF-8");

String username = req.getParameter("username");

String password = req.getParameter("password");

String result = "admin".equals(username) && "123".equals(password)

? "登录成功！<a href='/myapp/login.html'>返回</a>"

: "登录失败！<a href='/myapp/login.html'>重试</a>";

resp.getWriter().write("<h1>" + result + "</h1>");

}

// 处理GET请求（直接访问/login时显示表单）

@Override

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {

resp.sendRedirect("/myapp/login.html");

}

}

编译命令（需指定 Tomcat 的 servlet-api.jar）：

javac -cp D:\\tomcat-9.0.80\\lib\\servlet-api.jar LoginServlet.java

将LoginServlet.class放入myapp/WEB-INF/classes。

（4）测试流程

启动 Tomcat，访问http://localhost:8080/myapp/login.html；

输入admin和123，提交后显示 “登录成功”；

输入错误信息，显示 “登录失败”，流程验证通过。

七、总结：从网络基础到 Web 服务器

Web 服务器的核心价值是 “连接网络请求与 Java 应用”—— 它基于 TCP/IP 协议接收请求，通过 HTTP 协议解析数据，调用 Servlet 处理业务，最终生成响应。理解这一流程需要把握三个层次：

• 网络层：TCP 保证数据可靠传输，IP 定位目标；

• 应用层：HTTP 定义请求 / 响应格式，Web 服务器负责解析和封装；

• 应用层之上：容器管理 Servlet 生命周期，实现动态资源处理。

表单提交流程是这一体系的典型实践 —— 从浏览器生成请求到服务器返回响应，每一步都依赖网络协议和服务器的协作。掌握这些知识，不仅能解决部署和调试问题，更能为后续学习分布式应用（如多服务器负载均衡）打下基础。