????? 本文先講解一下Java web server都是怎么工作的。web server也叫HTTP server——顧名思義它是用HTTP協(xié)議和客戶端交互的?？蛻舳艘话憔褪歉鞣N各樣的瀏覽器了。相信所有朋友都清楚這個(gè)基本事實(shí)，否則你也不會(huì)看到這個(gè)系列文章了。
????? 基于Java的web server必然用到兩個(gè)極其重要的類：java.net.Socket和java.net.ServerSocket，然后以HTTP消息進(jìn)行交互。
1. HTTP協(xié)議簡(jiǎn)介(The Hypertext Transfer Protocol)
????? HTTP是用于web server和瀏覽器之間發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)核心協(xié)議——客戶端發(fā)起請(qǐng)求然后服務(wù)端進(jìn)行響應(yīng)。它使用應(yīng)答式TCP連接，默認(rèn)情況下監(jiān)聽(tīng)在80端口上。第一版協(xié)議是HTTP/0.9，然后又被HTTP/1.0重寫了，隨后HTTP/1.1又替換掉了HTTP/1.0——當(dāng)前我們使用的正是HTTP/1.1，它的協(xié)議文件叫RFC2616，有興趣的可以去w3網(wǎng)站上下載回來(lái)研究一下，對(duì)你理解和掌握HTTP以及整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的核心有著無(wú)可替代的作用。接地氣的說(shuō)法就是：明白了RFC2616，你就明白了易筋經(jīng)和九陽(yáng)神功，自此之后橫行天下無(wú)所顧忌。。。
????? HTTP里，永遠(yuǎn)都是客戶端主動(dòng)發(fā)起請(qǐng)求，然后服務(wù)端才有可能和它建立連接。web server永遠(yuǎn)不會(huì)主動(dòng)連接或者回調(diào)客戶端，但是兩邊都可以直接斷開(kāi)連接。
????? 總結(jié)成一句話就是：服務(wù)端永遠(yuǎn)處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，客戶端你不連我我就絕對(duì)不會(huì)連你，只有你客戶端發(fā)起請(qǐng)求了，我服務(wù)端才會(huì)和你連接，當(dāng)然，心情不好時(shí)我也照樣可以不對(duì)你的請(qǐng)求做出任何響應(yīng)。像極了男人追女人的戀愛(ài)過(guò)程吧。。。
1.1 HTTP請(qǐng)求
????? 它由以下部分組成：
????? 第一部分：方式 — URI — 協(xié)議/版本號(hào)
????? 第二部分：請(qǐng)求頭
????? 第三部分：實(shí)體數(shù)據(jù)
????? 典型例如如下：
1:
POST /baidu.com/小蘋果歌詞.txt HTTP/1.1
2:
?
3:
Accept: text/plain; text/html
4:
Accept-Language: en-gb
5:
Connection: Keep-Alive
6:
Host: localhost
7:
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 4.01; Windows 98)
8:
Content-Length: 33
9:
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
10:
Accept-Encoding: gzip, deflate
11:
?
12:
lastName=Franks&firstName=Michael
?
???? 對(duì)應(yīng)的第一部分就是這段請(qǐng)求信息的第一行，下面再詳細(xì)講解下：
???? POST /baidu.com/小蘋果歌詞.txt HTTP/1.1
???? 這一行的“POST”是請(qǐng)求方式，“/baidu.com/小蘋果歌詞.txt”是對(duì)應(yīng)的URI，而“HTTP/1.1”就是對(duì)應(yīng)的協(xié)議/版本號(hào)了。
???? HTTP協(xié)議定義了很多請(qǐng)求方式，每一個(gè)HTTP請(qǐng)求都可以使用其中的一種。HTTP 1.1 支持7種請(qǐng)求類型：GET，POST，HEAD，OPTIONS，PUT，DELETE以及TRACE。一般情況下，我們只用到GET和POST就足夠了。
???? URI完整的指定了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源，一般情況下它都是相對(duì)于服務(wù)器的根目錄進(jìn)行資源定位，你看到的URI才經(jīng)常以斜杠“/”開(kāi)頭，當(dāng)然，通常我們只知道URL，URL實(shí)際上只是URI的一種而已（細(xì)節(jié)可研究RFC2396協(xié)議）。第一行的協(xié)議版本號(hào)，顧名思義就是當(dāng)前使用的是哪版HTTP協(xié)議了。
???? 請(qǐng)求頭包含了一些關(guān)于客戶端環(huán)境和請(qǐng)求體的有用信息。例如，它可以指示瀏覽器使用的語(yǔ)言、請(qǐng)求體的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等等。每一個(gè)請(qǐng)求頭和請(qǐng)求體之間都通過(guò)回車換行符（CRLF）分隔。
???? 請(qǐng)求頭和請(qǐng)求體之間的空白行（CRLF）是HTTP請(qǐng)求格式中不可或缺的一部分，它用于指明請(qǐng)求體數(shù)據(jù)開(kāi)始的w位置。甚至在一些網(wǎng)絡(luò)編程書中，這個(gè)空白行（CRLF）直接被當(dāng)作了HTTP請(qǐng)求標(biāo)準(zhǔn)格式的第四個(gè)組成部分。
???? 在上面那個(gè)例子中，請(qǐng)求體的實(shí)體數(shù)據(jù)只有簡(jiǎn)單的一行，不過(guò)實(shí)際應(yīng)用中實(shí)體數(shù)據(jù)往往比較多：
???? lastName=Franks&firstName=Michael
???? 1.2 HTTP響應(yīng)
???? 和HTTP請(qǐng)求相似，HTTP響應(yīng)也由三部分組成：
???? 第一部分：協(xié)議 -- 狀態(tài)碼 --描述
???? 第二部分：響應(yīng)頭
???? 第三部分：響應(yīng)體
???? 舉個(gè)例子：
1:
HTTP/1.1 200 OK
2:
Server: Microsoft-IIS/4.0
3:
Date: Mon, 5 Jan 2004 13:13:33 GMT
4:
Content-Type: text/html
5:
Last-Modified: Mon, 5 Jan 2004 13:13:12 GMT
6:
Content-Length: 112
7:
?
8:
<
html
>
9:
<
head
>
10:
<
title
>
HTTP Response Example
</
title
>
11:
</
head
>
12:
<
body
>
13:
Welcome to Brainy Software
14:
</
body
>
15:
</
html
>
?
???? 響應(yīng)頭第一行和請(qǐng)求頭極為相似，它指示了當(dāng)前使用的協(xié)議是HTTP/1.1版本，而且請(qǐng)求成功了（200=成功），一切順利。
響應(yīng)頭包含的有用信息類似于請(qǐng)求頭的。響應(yīng)體是一段HTML內(nèi)容，響應(yīng)頭和響應(yīng)體之間以CRLF分隔。
2. Socket類
????? socket是網(wǎng)絡(luò)連接的一個(gè)端點(diǎn)，它賦予應(yīng)用程序讀寫網(wǎng)絡(luò)流的能力。兩臺(tái)電腦通過(guò)發(fā)送和接收基于連接的字節(jié)流來(lái)進(jìn)行交流溝通。若要發(fā)消息給另一個(gè)程序，你需要知道這個(gè)程序socket的ip地址和端口號(hào)。在java里，socket指的是java.net.Socket類。
????? 你可以使用Socket類的諸多構(gòu)造器中任意一個(gè)來(lái)創(chuàng)建socket，下面這個(gè)構(gòu)造器接收主機(jī)名和端口號(hào)作為參數(shù)：
????? public Socket (java.lang.String host, int port)
????? 在此，host可以是主機(jī)名或者ip地址，端口號(hào)就是對(duì)應(yīng)的程序占用的端口。例如，要想連接80端口上的yahoo.com，你需要如下構(gòu)造方式：
????? new Socket("yahoo.com", 80);
????? 一旦成功創(chuàng)建Socket實(shí)例，你就可以用它來(lái)發(fā)送接收字節(jié)流了。要發(fā)送字節(jié)流，你必須首先調(diào)用Socket類的getOutputStream方法獲取java.io.OutputStream對(duì)象，要發(fā)送純文本的話，我們通常構(gòu)造一個(gè)OutputStream對(duì)象返回的java.io.PrintWriter對(duì)象。要接收字節(jié)流，你就應(yīng)該調(diào)用Socket類的getInputStream方法來(lái)獲取 java.io.InputStream。
下面就是代碼展示了，各位看官請(qǐng)好：
1:
Socket socket =
new
Socket(
"127.0.0.1"
,
"8080"
);
2:
OutputStream os = socket.getOutputStream();
3:
boolean autoflush =
true
;
4:
PrintWriter
out
=
new
PrintWriter( socket.getOutputStream(), autoflush);
5:
BufferedReader
in
=
new
BufferedReader(
new
InputStreamReader( socket.getInputstream() ));
6:
?
7:
// 向web server發(fā)送HTTP請(qǐng)求
8:
out
.println(
"GET /index.jsp HTTP/1.1"
);
9:
out
.println(
"Host: localhost:8080"
);
10:
out
.println(
"Connection: Close"
);
11:
out
.println();
12:
?
13:
// 讀取響應(yīng)
14:
boolean loop =
true
;
15:
StringBuffer sb =
new
StringBuffer(8096);
16:
while
(loop) {
17:
if
(
in
.ready() ) {
18:
int
i=0;
19:
while
(i!=-1) {
20:
i =
in
.read();
21:
sb.append((
char
) i);
22:
}
23:
loop =
false
;
24:
}
25:
Thread.currentThread().sleep(50);
26:
}
27:
?
28:
// 輸出響應(yīng)內(nèi)容
29:
System.
out
.println(sb.toString());
30:
socket.close();
?
3. ServerSocket類
????? Socket類代表的是客戶端Socket，例如IE瀏覽器、chrome、火狐、safari等發(fā)起的連接。如果你想實(shí)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)器應(yīng)用程序，像HTTP server或者FTP server的話，你就必須使用不同的方法了。這是因?yàn)榉?wù)端根本不知道客戶端會(huì)發(fā)起請(qǐng)求建立連接，它必須永不停歇的等待客戶端請(qǐng)求。為此，你必須使用java.net.ServerSocket類，它是服務(wù)端socket的實(shí)現(xiàn)。
????? ServerSocket不同于Socket，服務(wù)端的ServerSocket必須一直等著客戶端請(qǐng)求的到來(lái)。一旦server socket接到連接請(qǐng)求，它必須創(chuàng)建一個(gè)Socket實(shí)例來(lái)處理和客戶端的交互。
????? 要?jiǎng)?chuàng)建server socket，你得用ServerSocket類提供的四個(gè)構(gòu)造器之一。它需要你指明IP地址和server socket要監(jiān)聽(tīng)的端口號(hào)。經(jīng)典的127.0.0.1意味著server socket將監(jiān)聽(tīng)本機(jī)。server socket監(jiān)聽(tīng)的IP地址通常也叫綁定地址。另一個(gè)重要的屬性是backlog，它意味著接入的連接請(qǐng)求超過(guò)此數(shù)值之后server socket就會(huì)拒絕后續(xù)請(qǐng)求。
????? public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindingAddress);
????? 值得注意的是，這個(gè)構(gòu)造器的綁定地址必須是java.net.InetAddress類的實(shí)例。構(gòu)造InetAddress對(duì)象的簡(jiǎn)易方法就是調(diào)用它的靜態(tài)方法getByname,并傳一個(gè)主機(jī)名字符創(chuàng)參數(shù)，如下所示：
????? InetAddress.getByName("127.0.0.1");
????? 下面這行代碼構(gòu)造了一個(gè)ServerSocket，監(jiān)聽(tīng)本機(jī)8080端口，同時(shí)backlog為1：
????? new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
????? 一旦ServerSocket實(shí)例構(gòu)造完成，它就可以一直監(jiān)聽(tīng)在綁定地址的對(duì)應(yīng)端口上等待請(qǐng)求的到來(lái)，你需要做的就是調(diào)用ServerSocket類的accept方法來(lái)啟動(dòng)這個(gè)監(jiān)聽(tīng)過(guò)程。這個(gè)方法只返回何時(shí)產(chǎn)生了連接請(qǐng)求并且返回值是一個(gè)Sokcet類的實(shí)例。然后通過(guò)這個(gè)Socket可以發(fā)送和接收字節(jié)流。
4. 動(dòng)手實(shí)現(xiàn)自己的山寨版web server
????? 這個(gè)山寨web server由三個(gè)類組成：HttpServer、Request、Response。
????? HttpServer的main方法創(chuàng)建一個(gè)HttpServer實(shí)例并調(diào)用它的await方法，顧名思義，這個(gè)await方法一直等著請(qǐng)求到來(lái)，然后處理請(qǐng)求、發(fā)送響應(yīng)信息到客戶端。它會(huì)一直等，直到程序終止或停機(jī)。
????? 這個(gè)山寨版的server目前只能發(fā)送靜態(tài)資源，它會(huì)在控制臺(tái)顯示HTTP請(qǐng)求的字節(jié)流，但不能發(fā)送任何響應(yīng)頭，比如data、cookie之類的。
4.1 HTTPServer.java
?
1:
import java.io.File;
2:
import java.io.IOException;
3:
import java.io.InputStream;
4:
import java.io.OutputStream;
5:
import java.net.InetAddress;
6:
import java.net.ServerSocket;
7:
import java.net.Socket;
8:
?
9:
public
class
HttpServer {
10:
?
11:
/**
12:
* WEB_ROOT is the directory where our HTML and other files reside. For this
13:
* package, WEB_ROOT is the "webroot" directory under the working directory.
14:
* The working directory is the location in the file system from where the
15:
* java command was invoked.
16:
*/
17:
public
static
final String WEB_ROOT = System.getProperty(
"user.dir"
) + File.separator +
"webroot"
;
18:
?
19:
// 關(guān)機(jī)命令
20:
private
static
final String SHUTDOWN_COMMAND =
"/SHUTDOWN"
;
21:
?
22:
// the shutdown command received
23:
private
boolean shutdown =
false
;
24:
?
25:
public
static
void
main(String[] args) {
26:
HttpServer server =
new
HttpServer();
27:
server.await();
28:
}
29:
?
30:
public
void
await() {
31:
ServerSocket serverSocket =
null
;
32:
int
port = 8080;
33:
try
{
34:
serverSocket =
new
ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName(
"127.0.0.1"
));
35:
}
catch
(IOException e) {
36:
e.printStackTrace();
37:
System.exit(1);
38:
}
39:
// 輪詢是否有請(qǐng)求進(jìn)來(lái)
40:
while
(!shutdown) {
41:
Socket socket =
null
;
42:
InputStream input =
null
;
43:
OutputStream output =
null
;
44:
try
{
45:
socket = serverSocket.accept();
46:
input = socket.getInputStream();
47:
output = socket.getOutputStream();
48:
// create Request object and parse
49:
Request request =
new
Request(input);
50:
request.parse();
51:
// create Response object
52:
Response response =
new
Response(output);
53:
response.setRequest(request);
54:
response.sendStaticResource();
55:
// Close the socket
56:
socket.close();
57:
// check if the previous URI is a shutdown command
58:
shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
59:
}
catch
(Exception e) {
60:
e.printStackTrace();
61:
continue
;
62:
}
63:
}
64:
}
65:
}
4.2 Request.java
1:
package ex01.pyrmont;
2:
?
3:
import java.io.IOException;
4:
import java.io.InputStream;
5:
?
6:
public
class
Request {
7:
?
8:
private
InputStream input;
9:
?
10:
private
String uri;
11:
?
12:
public
Request(InputStream input) {
13:
this
.input = input;
14:
}
15:
?
16:
public
void
parse() {
17:
// Read a set of characters from the socket
18:
StringBuffer request =
new
StringBuffer(2048);
19:
int
i;
20:
byte
[] buffer =
new
byte
[2048];
21:
try
{
22:
i = input.read(buffer);
23:
}
catch
(IOException e) {
24:
e.printStackTrace();
25:
i = -1;
26:
}
27:
for
(
int
j = 0; j < i; j++) {
28:
request.append((
char
)buffer[j]);
29:
}
30:
System.
out
.print(request.toString());
31:
uri = parseUri(request.toString());
32:
}
33:
?
34:
private
String parseUri(String requestString) {
35:
int
index1, index2;
36:
index1 = requestString.indexOf(
' '
);
37:
if
(index1 != -1) {
38:
index2 = requestString.indexOf(
' '
, index1 + 1);
39:
if
(index2 > index1)
40:
return
requestString.substring(index1 + 1, index2);
41:
}
42:
return
null
;
43:
}
44:
?
45:
public
String getUri() {
46:
return
uri;
47:
}
48:
}
49:
?
4.3 Response.java
1:
package ex01.pyrmont;
2:
?
3:
import java.io.File;
4:
import java.io.FileInputStream;
5:
import java.io.IOException;
6:
import java.io.OutputStream;
7:
?
8:
/*
9:
* HTTP Response = Status-Line (( general-header | response-header |
10:
* entity-header ) CRLF) CRLF [ message-body ] Status-Line = HTTP-Version SP
11:
* Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
12:
*/
13:
public
class
Response {
14:
?
15:
private
static
final
int
BUFFER_SIZE = 1024;
16:
?
17:
Request request;
18:
?
19:
OutputStream output;
20:
?
21:
public
Response(OutputStream output) {
22:
this
.output = output;
23:
}
24:
?
25:
public
void
setRequest(Request request) {
26:
this
.request = request;
27:
}
28:
?
29:
public
void
sendStaticResource() throws IOException {
30:
byte
[] bytes =
new
byte
[BUFFER_SIZE];
31:
FileInputStream fis =
null
;
32:
try
{
33:
File file =
new
File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
34:
if
(file.exists()) {
35:
fis =
new
FileInputStream(file);
36:
int
ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
37:
while
(ch != -1) {
38:
output.write(bytes, 0, ch);
39:
ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
40:
}
41:
}
else
{
42:
// file not found
43:
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>"
;
44:
output.write(errorMessage.getBytes());
45:
}
46:
}
catch
(Exception e) {
47:
// thrown if cannot instantiate a File object
48:
System.
out
.println(e.toString());
49:
}
finally
{
50:
if
(fis !=
null
)
51:
fis.close();
52:
}
53:
}
54:
}
55:
?
5. 總結(jié)
???? 本文講解了web server的基本原理，同時(shí)代碼貼出來(lái)了一個(gè)粗糙山寨的web server。它只有三個(gè)類構(gòu)成，當(dāng)然不是全功能的，不過(guò)呢，畢竟剛開(kāi)始，我們會(huì)不斷的逐步完善這個(gè)web server，到本系列結(jié)束時(shí)，基本上就有一個(gè)完整的web server了。
?
文檔信息
- 譯者：張大爺
- 原文網(wǎng)址： http://www.cnblogs.com/flance/
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Tomcat是怎么工作的(2) -- 動(dòng)手實(shí)現(xiàn)山寨版的簡(jiǎn)單Web Server
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