HttpServletResponse Writer 是怎么把数据写到网络上的？

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本文深入解析了HTTP响应如何从应用层写入到底层Socket的过程。从CoyoteWriter到OutputBuffer，再到Http11OutputBuffer，直至最终的数据在网络层面的传输，详细介绍了每个环节的实现机制和关键步骤。

问题：

如下代码底层是如何把响应写到socket的？？？

一般常用写法为：

// 清空所有的头信息、状态码、数据缓存buffer
response.reset();
response.setContentType("charset=utf-8");
response.setStatus(200);

// 写到缓存区域，如果写的内容大于缓冲区域buffer，会自动flush到网络上，翻过来说，如果内容不多，则先存在缓存中，等内容多了一并写到网络上，这样提高效率
response.getWriter().write(responseString);

// 如果缓存中还剩下没写到网络的内容，则写到网络上
response.getWriter().flush();
response.getWriter().close();

write的流程

org.apache.catalina.connector.CoyoteWriter 类

（1）CoyoteWriter#write() [1]

（2）使用CoyoteWriter持有的OutputBuffer#write()执行

org.apache.catalina.connector.OutputBuffer 类

[1] public void write(String s, int off, int len) throws IOException {
。。。
while(sOff < sEnd) {
// translate的作用是把String类型的s写到缓存CharBuffer cb 中（里面有个char[]数组）
int n = this.transfer(s, sOff, sEnd - sOff, this.cb);
sOff += n;
// 如果数据缓存长度已满，则直接flush，下面详细说明flush
if (this.isFull(this.cb)) {
this.flushCharBuffer();[2]
}
}
。。。
}

[2] private void flushCharBuffer() throws IOException {
// 正真写数据，从char[]中读出
this.realWriteChars(this.cb.slice());[3]
。。。。。。
}

[3] public void realWriteChars(CharBuffer from) throws IOException {
while(true) {
if (from.remaining() > 0) {
// 将char[]缓存成byte[]缓存，实际写到网络上时，都是从byte[]缓存中读取出来的
this.conv.convert(from, this.bb);
if (this.bb.remaining() != 0) {
if (from.remaining() > 0) {
// 写到网络上
this.flushByteBuffer();[4]
continue;
}

if (this.conv.isUndeflow() && this.bb.limit() > this.bb.capacity() - 4) {
// byte[]的缓存写到网络上
this.flushByteBuffer();
}
continue;
}
}

return;
}
}

通过名字就看的出来，是从byte[]中读出再写到网络上

[4] private void flushByteBuffer() throws IOException {
this.realWriteBytes(this.bb.slice());
。。。。。。
}

public void realWriteBytes(ByteBuffer buf) throws IOException {
。。。。。。
// 使用response写buffer
this.coyoteResponse.doWrite(buf); [5]
}

org.apache.coyote.Response 类

[5] public void doWrite(ByteBuffer chunk) throws IOException {
。。。
this.outputBuffer.doWrite(chunk);[6]
。。。
}

outputBuffer的运行类型是一个org.apache.coyote.http11.Http11OutputBuffer类

org.apache.coyote.http11.Http11OutputBuffer 类

[6] public int doWrite(ByteBuffer chunk) throws IOException {
if (!this.response.isCommitted()) {

// ActionCode.COMMIT就是表示数据要提交，发送到网络中
this.response.action(ActionCode.COMMIT, (Object)null); [7]
}

。。。。。。
}

org.apache.coyote.AbstractProcessor 类

[7] public final void action(ActionCode actionCode, Object param) {
AtomicBoolean result;
switch(actionCode) {
case COMMIT:
if (!this.response.isCommitted()) {
this.prepareResponse(); [8]
}

case CLOSE:
this.action(ActionCode.COMMIT, (Object)null);
this.finishResponse();
break;

case ACK:
this.ack();
break;

根据Writer的操作，底层会映射不同的写Http网络的操作，使用这些case来匹配实现

prepareResponse、finishResponse都是使用实现类 org.apache.coyote.http11.Http11Processor 类

[8] protected final void prepareResponse() throws IOException {
。。。
// 实际的发送到网络端
this.outputBuffer.commit(); [9]
}

org.apache.coyote.http11.Http11OutputBuffer 类

[9] protected void commit() throws IOException {

// 使用 SocketWrapperBase 和 ByteBuffer 把数据写到网络中

socketWrapper.write(this.isBlocking(), this.headerBuffer);

}

}

org.apache.tomcat.util.net.NioEndpoint（内部类：NioSocketWrapper）类

最终使用内部类NioSocketWrapper实现写到网络中

protected void doWrite(boolean block, ByteBuffer from) {

this.pool.write(from, socket, selector, writeTimeout);
if (block) {
while(!socket.flush(true, selector, writeTimeout)) {
}
}

再探究下Writer的三个方法：

response.getWriter().write(responseString);
response.getWriter().flush();
response.getWriter().close();

我们的以下三个操作，都会调用到flushCharBuffer；而close方法，还在调用了flushCharBuffer后，调用了coyoteResponse.action(ActionCode.CLOSE, (Object)null);来结束网络