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一个简单的Web服务器(Web服务器如何工作)

 
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一个简单的Web服务器(Web服务器如何工作)

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HTTP允许Web服务器和浏览器通过Internet发送并接收数据,是一种基于“请求——响应”的协议。HTTP使用的是可靠的TCP连接,TCP协议默认使用TCP 80端口。在HTTP中,总是由客户端通过建立连接并发送HTTP请求来初始化一个事务的。Web服务器端并不负责联系客户端或建立一个到客户端的回调连接。HTTP协议是无状态的协议。 套接字是网络连接的端点。套接字使应用程序可以从网络中读取数据,可以向网络中写入数据。不同计算机上的两个应用程序可以通过连接发送或接收字节流,一次达到相互通信的目的。要创建一个套接字,需要指明其主机名和端口号,如下:

 

 

  1. new Socket("www.baidu.com", 80);
new Socket("www.baidu.com", 80);
一旦创建了Socket的实例,就可以使用该实例发送或接收字节流。要发送字节流,需要调用Socket类的getOutputStream()方法获取一个java.io.OutputStream对象。要发送文本到远程应用程序,通常需要使用返回的OutputStream对象创建一个java.io.PrintWriter对象。若想要从连接的另一端接收字节流,需要调用Socket类的getInputStream()方法,该方法会返回一个java.io.InputStream对象。

 

如果要想实现一个服务器应用程序,需要使用服务器套接字的实现(java.net.ServerSocket)。ServerSocket类和Socket类不同,服务器套接字要等待来自客户端的连接请求,当服务器套接字收到了连接请求以后,他会创建一个Socket实例来处理与客户端的通信。要创建一个服务器套接字,需要指定其主机名和监听的端口号。服务器套接字还有一个重要属性是backlog,表示在服务器在拒绝接受传入的请求之前,传入的连接请求的最大队列长度。ServerSocket类的实例化方式之一如下:

 

  1. new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
创建了ServletSocket实例后,可以使其等待传入的连接请求,该链接请求会通过服务器套接字侦听的端口上绑定地址传入。这些工作可以通过调用ServerSocket类的accept方法完成。只有当接收到连接请求时,该方法才会返回,返回值是一个Socket实例。

 

 

Web服务器应用程序实例如下:

1.Request类:

 

  1. package com.demo.tomcat;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.io.InputStream;
  4. publicclass Request {
  5. /**
  6. * 从Socket中读取数据的缓冲区大小
  7. */
  8. privatestaticfinalint SOCKET_BUFFER_SIZE = 1024;
  9. /**
  10. * 输入流(通过与客户端通信Socket中获取)
  11. */
  12. private InputStream input;
  13. /**
  14. * Http请求的URI
  15. */
  16. private String uri;
  17. /**
  18. * Constructor
  19. * @param input 输入流
  20. */
  21. public Request(InputStream input){
  22. this.input = input;
  23. }
  24. /**
  25. * 解析Http请求的原始数据(例如,GET请求index.html的请求行为:"GET /index.html HTTP/1.1)
  26. */
  27. publicvoid parse(){
  28. //读取Socket中的数据
  29. StringBuffer sb = new StringBuffer(SOCKET_BUFFER_SIZE);
  30. int i;
  31. byte[] buf = newbyte[SOCKET_BUFFER_SIZE];
  32. try {
  33. i = input.read(buf);
  34. for(int j = 0; j < i; j++){
  35. sb.append((char) buf[j]);
  36. }
  37. } catch (IOException e) {
  38. e.printStackTrace();
  39. }
  40. //解析URI
  41. if(sb.length() > 0){
  42. uri = parseURI(sb.toString());
  43. }
  44. }
  45. /**
  46. * 获取请求的URI
  47. * @param requestStr
  48. * @return
  49. */
  50. private String parseURI(String requestStr){
  51. if(requestStr == null || requestStr.length() <= 0){
  52. returnnull;
  53. }
  54. int index1,index2;
  55. index1 = requestStr.indexOf(' ');
  56. if(index1 != -1){
  57. index2 = requestStr.indexOf(' ', index1 + 1);
  58. if(index2 > index1){
  59. //截取字符串并返回
  60. return requestStr.substring(index1 + 1, index2);
  61. }
  62. }
  63. returnnull;
  64. }
  65. public String getUri() {
  66. return uri;
  67. }
  68. }
package com.demo.tomcat;

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

public class Request {
    /**
     * 从Socket中读取数据的缓冲区大小
     */
    private static final int SOCKET_BUFFER_SIZE = 1024;
    /**
     * 输入流(通过与客户端通信Socket中获取)
     */
    private InputStream input;
    /**
     * Http请求的URI
     */
    private String uri;

    /**
     * Constructor
     * @param input 输入流
     */
    public Request(InputStream input){
        this.input = input;
    }
    /**
     * 解析Http请求的原始数据(例如,GET请求index.html的请求行为:"GET /index.html HTTP/1.1)
     */
    public void parse(){
        //读取Socket中的数据
        StringBuffer sb = new StringBuffer(SOCKET_BUFFER_SIZE);
        int i;
        byte[] buf = new byte[SOCKET_BUFFER_SIZE];
        try {
            i = input.read(buf);
            for(int j = 0; j < i; j++){
                sb.append((char) buf[j]);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //解析URI
        if(sb.length() > 0){
            uri = parseURI(sb.toString());
        }
    }

    /**
     * 获取请求的URI
     * @param requestStr
     * @return
     */
    private String parseURI(String requestStr){
        if(requestStr == null || requestStr.length() <= 0){
            return null;
        }
        int index1,index2;
        index1 = requestStr.indexOf(' ');
        if(index1 != -1){
            index2 = requestStr.indexOf(' ', index1 + 1);
            if(index2 > index1){
                //截取字符串并返回
                return requestStr.substring(index1 + 1, index2);
            }
        }
        return null;
    }

    public String getUri() {
        return uri;
    }
}

 

2.Response类:

 

  1. package com.demo.tomcat;
  2. import java.io.File;
  3. import java.io.FileInputStream;
  4. import java.io.IOException;
  5. import java.io.OutputStream;
  6. publicclass Response {
  7. /**
  8. * 读取数据缓冲区大小
  9. */
  10. privatestaticfinalint BUFFER_SIZE = 1024;
  11. /**
  12. * 请求
  13. */
  14. private Request request;
  15. /**
  16. * 输出流
  17. */
  18. private OutputStream output;
  19. /**
  20. * Constructor
  21. * @param output 输出流
  22. */
  23. public Response(OutputStream output){
  24. this.output = output;
  25. }
  26. publicvoid setRequest(Request request){
  27. this.request = request;
  28. }
  29. /**
  30. * 发送一个静态资源到浏览器
  31. * @throws Exception
  32. */
  33. publicvoid sendStaticResource() throws Exception {
  34. //读取静态资源
  35. byte[] bytes = newbyte[BUFFER_SIZE];
  36. FileInputStream fis = null;
  37. try {
  38. File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
  39. if(file.exists()){//文件存在
  40. fis = new FileInputStream(file);
  41. //读取静态资源到缓冲区
  42. int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
  43. while( ch != -1){
  44. output.write(bytes, 0, ch);
  45. ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
  46. }
  47. } else {
  48. String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" +
  49. "Content-Type: text/html\r\n" +
  50. "Content-Length: 23\r\n" +
  51. "\r\n" +
  52. "<h1>File Not Found</h1>";
  53. //发送错误信息
  54. output.write(errorMessage.getBytes());
  55. }
  56. } catch (IOException e) {
  57. e.printStackTrace();
  58. } finally {
  59. fis.close();
  60. }
  61. }
  62. }
package com.demo.tomcat;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;


public class Response {
    /**
     * 读取数据缓冲区大小
     */
    private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
    /**
     * 请求
     */
    private Request request;
    /**
     * 输出流
     */
    private OutputStream output;

    /**
     * Constructor
     * @param output 输出流
     */
    public Response(OutputStream output){
        this.output = output;
    }

    public void setRequest(Request request){
        this.request = request;
    }

    /**
     * 发送一个静态资源到浏览器
     * @throws Exception
     */
    public void sendStaticResource() throws Exception {
        //读取静态资源
        byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
        FileInputStream fis = null;
        try {
            File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
            if(file.exists()){//文件存在
                fis = new FileInputStream(file);
                //读取静态资源到缓冲区
                int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
                while( ch != -1){
                    output.write(bytes, 0, ch);
                    ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
                }
            } else {
                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>";
                //发送错误信息
                output.write(errorMessage.getBytes());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            fis.close();
        }

    }
}

 

3.HttpServer类:

 

  1. package com.demo.tomcat;
  2. import java.io.File;
  3. import java.io.IOException;
  4. import java.io.InputStream;
  5. import java.io.OutputStream;
  6. import java.net.InetAddress;
  7. import java.net.ServerSocket;
  8. import java.net.Socket;
  9. publicclass HttpServer {
  10. /**
  11. * 访问的根路径
  12. */
  13. publicstaticfinal String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
  14. /**
  15. * 关闭服务请求命令
  16. */
  17. publicstaticfinal String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
  18. /**
  19. * 是否关闭服务
  20. */
  21. private Boolean shutdown = false;
  22. publicstaticvoid main(String[] args){
  23. HttpServer httpServer = new HttpServer();
  24. httpServer.await();
  25. }
  26. /**
  27. * 从accept方法返回的Socket中获取InputStream对象和OutputStream对象
  28. */
  29. publicvoid await(){
  30. //创建ServerSocket对象
  31. ServerSocket serverSocket = null;
  32. //监听端口
  33. int port = 8080;
  34. try {
  35. //实例化ServerSocket对象
  36. serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
  37. } catch (IOException e) {
  38. e.printStackTrace();
  39. System.exit(1);
  40. }
  41. while(!shutdown){
  42. Socket socket = null;
  43. InputStream input = null;
  44. OutputStream output = null;
  45. try {
  46. socket = serverSocket.accept();
  47. input = socket.getInputStream();
  48. output = socket.getOutputStream();
  49. //创建并解析request
  50. Request request = new Request(input);
  51. request.parse();
  52. //创建response,发送静态资源给浏览器
  53. Response response = new Response(output);
  54. response.setRequest(request);
  55. response.sendStaticResource();
  56. //关闭socket
  57. socket.close();
  58. //是否关闭服务
  59. shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
  60. } catch (Exception e) {
  61. e.printStackTrace();
  62. }
  63. }
  64. }
  65. }
package com.demo.tomcat;

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 {
    /**
     * 访问的根路径
     */
    public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
    /**
     * 关闭服务请求命令
     */
    public static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
    /**
     * 是否关闭服务
     */
    private Boolean shutdown = false;

    public static void main(String[] args){
        HttpServer httpServer = new HttpServer();
        httpServer.await();
    }

    /**
     * 从accept方法返回的Socket中获取InputStream对象和OutputStream对象
     */
    public void await(){
        //创建ServerSocket对象
        ServerSocket serverSocket = null;
        //监听端口
        int port = 8080;
        try {
            //实例化ServerSocket对象
            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 {
                socket = serverSocket.accept();
                input = socket.getInputStream();
                output = socket.getOutputStream();
                //创建并解析request
                Request request = new Request(input);
                request.parse();
                //创建response,发送静态资源给浏览器
                Response response = new Response(output);
                response.setRequest(request);
                response.sendStaticResource();
                //关闭socket
                socket.close();
                //是否关闭服务
                shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

注意:需要在项目所在的路径下添加一个名为"webroot"的文件夹,该文件夹下放置你要访问你的文件(如test.txt),输入相应的URI(如http://lcoalhost:8080/test.txt),即可访问到该资源文件。

参考:深入剖析Tomcat第一章

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