使用java基础实现一个简陋的web服务器软件
1、写在前面
大学已经过了一年半了，从接触各种web服务器软件已经有一年多了，从大一上最开始折腾Windows电脑自带的IIS开始，上手了自己的第一个静态网站，从此开启了web方向学习的兴趣。到现在，从陪伴了javaweb阶段的Tomcat走来，也陆续接触了jetty，nginx等web服务器软件。但是，这些web服务器的软件也一直都是开箱即用，从未探究过其背后的原理。今天，尽量用最简单的java代码，实现一个最简陋的web服务器软件，揭开web服务器软件的神秘面纱。
2、Tomcat的架构模式
由上图可以看出，Tomcat作为如今相对成熟的web服务器软件，有着相对较为复杂的架构，有着Server、Service、Engine、Connerctor、Host、Context等诸多组件。对于Tomcat的源码分析将在以后的博文中分篇讲解
，在此不在叙述。本节主要是实现一个自己的web服务器软件，其架构也超级简单。
3、编写一个简单的web服务器类
3.1、web服务器软件面向的浏览器客户，因此在同一时间肯定不止有一个http请求，因此肯定需要开启多线程来进行服务，对类上实现Runnable接口，并重写其中的run方法。
public class ServerThread implements Runnable {
@Override
public void run() {}
}
3.2、在本类中只有两个方法，其中构造方法用来初始化该web服务器需要的资源，run方法用来处理请求，开启服务。
3.3、首先，我们先需要定义一堆类级别的变量，如：
-
浏览器发送Http请求时，需要有一个Socket来接受，并且需要或等输入、输出流。
private Socket client; private InputStream in; private OutputStream out; -
在Tomcat中，有一个webapp文件夹用来存放静态资源，在此，我们也在D盘根路径下定义一个webroot文件夹，用来存储静态的资源。（该路径也可以通过获取当前j软件的相对路径来动态生成，但是为了简单起见，更好的揭示web服务器的工作流程，在此采用的是绝对路径）
private static final String WEBROOT = "D:\\\\webroot\\\\";
3.4、通过构造函数来初始化全局变量
/**
* 构造函数初始化客户端
*/
public ServerThread(Socket client) {
this.client = client;
//其他初始化信息
try {
//获取客户端连接的流对象
in = client.getInputStream();
out = client.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
该构造函数相当的简单，就是获取浏览器发来的Socket，并拿到其中的输入、输出流，然后赋值给全局变量。
3.5、run()方法方法体的编写
- 通过输入流获得请求的内容
//读取请求的内容
reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
-
解析获取的内容，并且放回网站得首页（index.html）
//取得：后面得内容 String line = reader.readLine().split(" ")[1].replace("/","\\\\"); if("\\\\".equals(line)) { line += "index.html"; } System.out.println(line); //获取文件的后缀名 String strType = line.substring(line.lastIndexOf(".")+1, line.length()); System.out.println("strType = " + strType); -
给浏览器进行响应（用浏览器打开任意一个网站，调出控制台观查其响应头，因此我们的web服务器也应该把响应头给浏览器写出）
所以我们的代码应该为：
//给用户响应
pw = new PrintWriter(out);
input = new FileInputStream(WEBROOT + line);
//BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
//写响应头
pw.println("HTTP/1.1 200 ok");
pw.println("Content-Type: "+ contentMap.get(strType) +";charset=utf-8");
pw.println("Content-Length: " + input.available());
pw.println("Server: hello");
pw.println("Date: " + new Date());
pw.println();
pw.flush();
因为放返回数据的类型有多样，所以我们可以用一个map集合来存储，并在类加载前将数据存入。
/**
* 静态资源的集合(对应的文本类型)
*/
private static Map<String,String> contentMap = new HashMap<>();
//初始化静态资源的集合
static {
contentMap.put("html", "text/html");
contentMap.put("htm", "text/html");
contentMap.put("jpg", "image/jpeg");
contentMap.put("jpeg", "image/jpeg");
contentMap.put("gif", "image/gif");
contentMap.put("js", "application/javascript");
contentMap.put("css", "text/css");
contentMap.put("json", "application/json");
contentMap.put("mp3", "audio/mpeg");
contentMap.put("mp4", "video/mp4");
}
3.6、向浏览器写回数据，并写完后进行刷新
//向浏览器写数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = input.read(bytes)) != -1){
out.write(bytes, 0, len);
}
pw.flush();
3.7、关闭流、释放资源
if(input != null) {
input.close();
}
if(pw != null) {
pw.close();
}
if(reader != null) {
reader.close();
}
if(out != null) {
out.close();
}
if(client != null) {
client.close();
}
3.8、该类完整的代码为：
package com.xgp.company;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
/**
* 服务线程
* @author 薛国鹏
*/
public class ServerThread implements Runnable {
/**
* 静态资源的集合(对应的文本类型)
*/
private static Map<String,String> contentMap = new HashMap<>();
//初始化静态资源的集合
static {
contentMap.put("html", "text/html");
contentMap.put("htm", "text/html");
contentMap.put("jpg", "image/jpeg");
contentMap.put("jpeg", "image/jpeg");
contentMap.put("gif", "image/gif");
contentMap.put("js", "application/javascript");
contentMap.put("css", "text/css");
contentMap.put("json", "application/json");
contentMap.put("mp3", "audio/mpeg");
contentMap.put("mp4", "video/mp4");
}
private Socket client;
private InputStream in;
private OutputStream out;
private static final String WEBROOT = "D:\\\\webroot\\\\";
/**
* 构造函数初始化客户端
*/
public ServerThread(Socket client) {
this.client = client;
//其他初始化信息
try {
//获取客户端连接的流对象
in = client.getInputStream();
out = client.getOutputStream();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 解析信息，给用户响应
*/
@Override
public void run() {
PrintWriter pw = null;
BufferedReader reader = null;
FileInputStream input = null;
try {
//读取请求的内容
reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
/**
* //请求的资源
* //解析请求头
* Host: static.zhihu.com
* User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:73.0) Gecko/20100101 Firefox/73.0
* Accept: text/css,
*/
//取得：后面得内容
String line = reader.readLine().split(" ")[1].replace("/","\\\\");
if("\\\\".equals(line)) {
line += "index.html";
}
System.out.println(line);
//获取文件的后缀名
String strType = line.substring(line.lastIndexOf(".")+1, line.length());
System.out.println("strType = " + strType);
//给用户响应
pw = new PrintWriter(out);
input = new FileInputStream(WEBROOT + line);
//BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
//写响应头
pw.println("HTTP/1.1 200 ok");
pw.println("Content-Type: "+ contentMap.get(strType) +";charset=utf-8");
pw.println("Content-Length: " + input.available());
pw.println("Server: hello");
pw.println("Date: " + new Date());
pw.println();
pw.flush();
//向浏览器写数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = input.read(bytes)) != -1){
out.write(bytes, 0, len);
}
pw.flush();
}catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e.getMessage() + "服务端的run方法出错");
}finally {
try {
if(input != null) {
input.close();
}
if(pw != null) {
pw.close();
}
if(reader != null) {
reader.close();
}
if(out != null) {
out.close();
}
if(client != null) {
client.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
4、编写启动类
4.1、一般连接性行为会采用池化技术，这里使用一个可以弹性伸缩的线程池。（如果想要跟为专业化，最好是使用一个默认的线程数量的线程池，并且可以让开发者自行设定）
//创建一个可伸缩的连接池
pool = Executors.newCachedThreadPool();
4.2、监听端口。（这里监听的是80端口，其实监听端口的权力应该交给使用者指定）
//启动服务器，监听8080端口
server = new ServerSocket(80);
System.out.println("服务器启动，当前端口为80");
4.3、启动服务器，处理来自于浏览器的请求
while (!Thread.interrupted()){
//不停接收客户端请求
Socket client = server.accept();
//向线程池中提交任务
pool.execute(new ServerThread(client));
}
4.4、关闭连接，释放资源
if(server != null) {
server.close();
}
if(pool != null) {
pool.shutdown();
}
4.5、本类完整的代码为：
package com.xgp.company;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 服务端
* @author 薛国鹏
*/
public class MyHttpServer {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket server = null;
ExecutorService pool = null;
try {
//创建一个可伸缩的连接池
pool = Executors.newCachedThreadPool();
//启动服务器，监听8080端口
server = new ServerSocket(80);
System.out.println("服务器启动，当前端口为80");
while (!Thread.interrupted()){
//不停接收客户端请求
Socket client = server.accept();
//向线程池中提交任务
pool.execute(new ServerThread(client));
}
}catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e.getMessage() + "服务端异常");
}finally {
try {
if(server != null) {
server.close();
}
if(pool != null) {
pool.shutdown();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
5、进行测试
5.1、将测试的静态文件放在D:\\webroot目录下，如图是一个使用Vue编写的一个静态的前端项目
5.2、启动自己编写的web服务器软件，看到控制台出现了"服务器启动，当前端口为80"则服务启动成功
5.3、输入域名，进行访问
调出浏览器控制台，看请求的资源是否正常解析：
可以看到，页面正确渲染了，请求的资源也没有发生问题，因此我们自己编写的简陋版本的web服务器软件编写成功。