一个简单的Web服务器

Posted 2020-10-31 生如夏花2017

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一个简单的Web服务器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一个简单的Web服务器

Web服务器也称为超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）服务器，因为它使用HTTP和客户端（通常是Web浏览器）进行通信
基于JavaWeb服务器会使用到两个重要的类：java.net.Socket类和java.net.ServerSocket类，并通过发送HTTP消息进行通信。

1.1 HTTP

HTTP允许Web服务器和浏览器通过Internet发送并接受数据，是一种基于“请求--响应”的协议。
HTTP使用可靠地TCP连接，TCP协议默认使用TCP 80端口。
HTTP中总是有客户端通过建立连接并发送HTTP请求来初始化一个事务的。客户端或服务器可提前关闭连接
1.1.1 HTTP请求
- HTTP请求包含三部分：
  1. 请求方法--统一资源标识符URI--协议/版本
  2. 请求头
  3. 实体
- 每个HTTP请求可以使用HTTP标准中指定方法中的一种。HTTP1.1支持的方法：GET,POST,HEAD,OPTIONS,PUT,DELETE,TRACE
- URI 指定Internet资源的完整路径。URI通常为服务器根目录的相对路径
- 请求头包含客户端环境和请求实体之间的相关信息
- 请求头和实体之间包含一个空行，该空行只有CRLF字符，CRLF告诉HTTP服务器请求实体正文从哪里开始
1.1.2 HTTP响应
- HTTP响应包含三部分：
  - 协议--状态码--描述
  - 响应头
  - 响应实体
1.2 Socket类
套接字是网络连接的断电。套接字使应用程序可以从网络中读写数据。
应用程序之间发送或接收消息，需要知道另一个应用程序中套接字的IP地址和端口号。Java中套接字由java.net.Socket表示

创建一个套接字：

  public Socket(java.net.String host,int port)

创建成功Socket实例，就可以使用该实例发送或接受字节流。要发送字节流需要调用Socket类的getOutputStream方法获取一个OutputStream对象。接收字节流使用getInputStream方法获得输入流InputStream对象
ServerSocket类
Socket表示客户端套接字，即想要连接到远程服务器应用程序时创建的套接字。
如果要实现一个服务器向客户端发送响应，则需要另一种套接字ServerSocket。因为服务器需要时刻待命，等待客户端发起连接。
ServerSocket类和Socket类并不相同。服务器套接字需要等待来自客户端的连接。当服务器套接字收到了连接请求后，会创建一个Socket实例处理与客户端的通信。

要创建服务器套接字，可以使用ServerSocket类提供的4个构造函数中的任意一个：需要指明IP地址和服务器套接字侦听的端口号。

  //如果主机只有一个IP 地址, 那么默认情况下, 服务器程序就与该IP 地址绑定. ServerSocket 的第 4 个构造方法 ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bingAddr) 有一个 bindAddr 参数, 它显式指定服务器要绑定的IP 地址, 该构造方法适用于具有多个IP 地址的主机. 假定一个主机有两个网卡, 一个网卡用于连接到 Internet, IP为 222.67.5.94, 还有一个网卡用于连接到本地局域网, IP 地址为 192.168.3.4. 如果服务器仅仅被本地局域网中的客户访问, 那么可以按如下方式创建 ServerSocket:
  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8000, 10, InetAddress.getByName("192.168.3.4"));

1.3应用程序

Web服务器应用程序包含三个类：
- HTTPServer
- Request
- Response
- 应用程序入口点（静态main方法）在HTTPServer类中，main方法创建一个HTTPServer实例，然后调用其await方法。该方法会在指定端口上等待HTTP请求，对其进行处理，然后发送响应信息会客户端。

1.3.1 HTTPServer类

  package ex01.pyrmont;

  import java.net.Socket;
  import java.net.ServerSocket;
  import java.net.InetAddress;
  import java.io.InputStream;
  import java.io.OutputStream;
  import java.io.IOException;
  import java.io.File;

  public class HttpServer {

      /** WEB_ROOT is the directory where our html and other files reside.
      *  For this package, WEB_ROOT is the "webroot" directory under the working
      *  directory.
      *  The working directory is the location in the file system
      *  from where the java command was invoked.
      */
      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() {
          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);
          }

          // Loop waiting for a request
          while (!shutdown) {
              Socket socket = null;
              InputStream input = null;
              OutputStream output = null;
              try {
                  socket = serverSocket.accept();
                  input = socket.getInputStream();
                  output = socket.getOutputStream();

                  // create Request object and parse
                  Request request = new Request(input);
                  request.parse();

                  // 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;
              }
          }
      }
  }

1.3.2 Request类

Request类表示一个HTTP请求。可以传递InputStream对象，来创建Request对象。使用read方法读取HTTP中的数据：

  package ex01.pyrmont;

  import java.io.InputStream;
  import java.io.IOException;

  public class Request {

      private InputStream input;
      private String uri;

      public Request(InputStream input) {
          this.input = input;
      }

      public void parse() {//解析HTTP请求中原始数据
          // 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);
          }
          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(\' \');
          if (index1 != -1) {
              index2 = requestString.indexOf(\' \', index1 + 1);
              if (index2 > index1)
                  return requestString.substring(index1 + 1, index2);
          }
          return null;
      }

      public String getUri() {
          return uri;
      }

  }

1.3.3 Response类

      package ex01.pyrmont;
      import java.io.OutputStream;
      import java.io.IOException;
      import java.io.FileInputStream;
      import java.io.File;

      /*
      HTTP Response = Status-Line
          *(( general-header | response-header | entity-header ) CRLF)
          CRLF
          [ message-body ]
          Status-Line = HTTP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
      */

      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) {
                  output.write(bytes, 0, ch);
                  ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
                  }
              }
              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();
              }
          }
      }

运行结果

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一个简单的Web服务器

一个简单的Web服务器

1.1 HTTP

1.2 Socket类

1.3应用程序

1.3.3 Response类