Tomcat学习笔记一个简单的Web服务器

Posted 2020-09-27 乐呵呵的小码农

内容为《深入剖析Tomcat》第一章重点，以及自己的总结，如有描述不清的，可查看原书。

一、HTTP协议：

1、定义：用于服务器与客户端的通讯的协议，允许web服务器和浏览器通过互联网进行发送和接收数据。是一种请求和响应协议，使用可靠的TCP协议，TCP协议的端口为80，是一种面向连接的协议。

2、HTTP协议请求的三个组成部分：这三部分之间用回车换行符（CRLF）隔开

     请求部分：方法（GET/POST等7种，其他的很少用，书上有介绍）[空格，该部分内容以空格隔开] 统一资源标识符URI[空格，该部分内容以空格隔开 ] 协议/协议版本

     URL通常都是相对服务器的根目录，因此以“/”开头。

     请求头部：请求的头部包含了关于客户端环境和请求的主体内容的有用信息。例如它可能包括浏览器设置的语言，主体内容的长度等等。每个头部通过一个回车换行符(CRLF)来分隔的。

     请求主体内容：对于HTTP请求格式来说，头部和主体内容之间有一个回车换行符(CRLF)是相当重要的。CRLF告诉HTTP服务器主体内容是在什么地方开始的。在一些互联网编程书籍中，CRLF还被认为是HTTP请求的第四部分。

3、 HTTP响应也包括三个部分： 

· 方法—统一资源标识符(URI)—协议/版本

· 响应的头部

· 主体内容

二、服务器与客户端通讯

1、服务器与客户端通讯需要用到两个部分：Socket（客户端）和ServerSocket（服务器端）

（1）ServerSocket（java.net.ServerSocket, 服务器端套接字），要创建一个服务器套接字，你需要使用ServerSocket类提供的四个构造方法中的一个。你需要指定IP地址和服务器套接字将要进行监听的端口号。通常，IP地址将会是127.0.0.1，也就是说，服务器套接字将会监听本地机器。服务器套接字正在监听的IP地址被称为是绑定地址。服务器套接字的另一个重要的属性是backlog，这是服务器套接字开始拒绝传入的请求之前，传入的连接请求的最大队列长度，四种构造方法分别为：

          ServerSocket ss = new ServerSocket();//创建一个未绑定的ServerSocket

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port);//创建一个绑定到某端口的ServerSocket

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port, int log);//创建一个绑定到某端口的ServerSocket，并设置了最大队列长度。

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port, int log, InetAddress address);//创建一个绑定到某地址、某端口的ServerSocket，并设置了最大队列长度。

          对于第四个构造方法，绑定地址必须是InetAddress的一个实例，一种构造InetAddress对象的简单的方法是调用它的静态方法getByName，传入一个包含主机名称的字符串，就像下面的代码一样。

               InetAddress.getByName("127.0.0.1");

      创建ServerSocket的常用方法：  

               new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));

      代码构造了一个监听本地机器8080端口的ServletSocket，它的队列长度为1. 

      服务器创建后就保持等待状态（TCP协议，可靠的传输协议，是同步协议，即没有响应返回就一直等待）

（2）Socket（java.net.Socket类，客户端套接字）：需要知道要访问的服务器端的IP/主机名和端口号，即可向服务器端发送请求。可以用Socket的众多构造方法中的一个来建立Socket         

     　　new Socket ("yahoo.com", 80);

     一旦你成功创建了一个Socket类的实例，你可以使用它来发送和接受字节流。要发送字节流，你首先必须调用Socket类的getOutputStream方法来获取一个java.io.OutputStream对象。要发送文本到一个远程应用，你经常要从返回的OutputStream对象中构造一个java.io.PrintWriter对象。要从连接的另一端接受字节流，你可以调用Socket类的getInputStream方法用来返回一个java.io.InputStream对象。 

（3）服务器端通过accept()方法来接收客户端的连接请求，并与客户端建立连接，同时返回一个Socket

          Socket s =  ss. accept();

（4）通过Socket可以获得一个输入流和一个输出流, 输入流用于读取客户端请求数据，输出流用于向客户端返回响应信息。

比如：InputStream input =  s.getInputStream();

          OutputStream output = s.getOutputStream();

三、简单的Web服务器通讯示例（建议拷贝到MyEclipse来看并执行）

1、服务器类

package com.socket.httpservertest;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class HttpServer {
     public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
     // shutdown command
     private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
     // the shutdown command received
     private boolean shutdown = false;
     public static void main(String[] args)
     {
           HttpServer server = new HttpServer();
           server.await();
           
     }
     public void await() {
     //   System.out.println(System.getProperty("user.dir"));
           ServerSocket serverSocket = null;
           int port = 8080;
           try {
                serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
           } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                System.exit(1);
           }
           while (!shutdown) {
                Socket socket = null;
                InputStream input = null;
                OutputStream output = null;
                try {
                     //接收了客户端发来的请求，否则一致是等待状态
                     socket = serverSocket.accept();
                     input = socket.getInputStream();
                     output = socket.getOutputStream();
                     // create Request object and parse
                     Request request = new Request(input);
                     request.parse(); //从请求中读取内容
                     // create Response object
                     Response response = new Response(output);
                     response.setRequest(request);
                     response.sendStaticResource();
                     // Close the socket
                     socket.close();
                     //check if the previous URI is a shutdown command
                     shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
                }catch (Exception e)
                {
                     e.printStackTrace ();
                     continue;
                }
           }
    }
}

2、请求类

package com.socket.httpservertest;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class Request {
     private InputStream input;
     private String uri;
     public Request(InputStream input)
     {
           this.input = input;
     }
     
     public void parse() {
           // Read a set of characters from the socket
           StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
           int i;
           byte[] buffer = new byte[2048];
           try {
                i = input.read(buffer); //将从输入流取2048长度的内容存到buffer字节数组中，如果内容不到2048，数组其他空间剩余空着
           } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                i = -1;
           }
           
           for (int j=0; j<i; j++)
           {
                request.append((char) buffer[j]);
           }
           System.out.print(request.toString());
           uri = parseUri(request.toString());
     }
     
     private String parseUri(String requestString) {
           int index1, index2;
           index1 = requestString.indexOf(\' \');
           /*
            * http请求行的结构:方法 统一资源标识符（URI） 协议/版本(它们之间以空格分隔)
            * 例如：POST //examples/default.jsp HTTP/1.1
            */
           if (index1 != -1) {// index1 == -1表示没找到
                     index2 = requestString.indexOf(\' \', index1 + 1);//从index+1位置开始寻找‘ ’
                     if (index2 > index1)
                     return requestString.substring(index1 + 1, index2);
                }
           return null;
     }
     
     public String getUri()
     {
           return uri;
     }
}

3、响应类

package com.socket.httpservertest;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
public class Response {
     private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
     Request request;
     OutputStream output;
     public Response(OutputStream output) {
           this.output = output;
     }
     public void setRequest(Request request) {
           this.request = request;
     }
     
     public void sendStaticResource() throws IOException {
           byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
           FileInputStream fis = null;
           try {
                File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
                if (file.exists()) {
                     fis = new FileInputStream(file);
                     int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
                     while (ch!=-1) { //ch==-1表示读到末尾了
                           output.write(bytes, 0, ch); //写出到浏览器
                           ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);//再读会接上一次读的位置往下读，如果读到末尾就会返回-1，终止输出
                     }
                } else {
                     // file not found
                     String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\\r\\n" + "Content-Type: text/html\\r\\n" + "Content-Length: 23\\r\\n" + "\\r\\n" + "<h1>File Not Found</h1>";
                     output.write(errorMessage.getBytes());
                }
           }catch (Exception e) {
                // thrown if cannot instantiate a File object
                System.out.println(e.toString() );
           } finally {
                if (fis!=null)
                     fis.close();
           }
     }
}

4、示例代码功能描述：浏览器输入http请求，比如http://localhost:8080/MyHtml.html；服务器接收请求后用输入流读取请求内容获得文件位置，再用文件输入流读取文件中的内容；最后给浏览器客户端返回响应，把html文件中的内容显示在浏览器上，如图：

 

5、示例代码跨职能流程图：