一个简单web服务器的java实现

Dear 丶 2022-08-13 11:36 238阅读 0赞

一个简单的web服务器在不考虑其性能及健壮性的情况下，通常只需实现的功能包括服务器的启动，它用于监听某一个端口，接收客户端发来的请求，并将响应结果返回给客户端。本文将介绍一个简单web服务器的实现原理，它本身只能处理某个目录下的静态资源文件（文本、图片等）。采用**java**来实现的话，可以含以下几个模块，而且各个模块间的关系如图1所示。

![8478979][]

![1357571070_2530.jpg][]

图1、简单web服务器的模块

*   HttpServer即为服务器，它用于服务器的启动及接收用户的请求并返回结果；
 *  Request：对用户请求进行分析，解析请求串，并获取对应的访问url；
 *  Response：根据用户请求生成响应结果，并将结果输出给客户端。

下面通过代码来具体的看下该服务器的实现过程。

HttpServer是服务器的主实现类，用于关联Request及Response，源代码如下所示：

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  **package** com.wow.server;  
2.    
3.  **import** java.io.File;  
4.  **import** java.io.IOException;  
5.  **import** java.io.InputStream;  
6.  **import** java.io.OutputStream;  
7.  **import** java.net.InetAddress;  
8.  **import** java.net.ServerSocket;  
9.  **import** java.net.Socket;  
10. **import** java.net.UnknownHostException;  
11.   
12. /\*\* 
13.  \* 一个简单的web应用服务器 
14.  \* @author zhaozheng 
15.  \* 
16.  \*/  
17. **public** **class** HttpServer \{  
18.   
19.     **public** **static** **final** String WEB\_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";  
20.     **private** **static** **final** String SHUTDOWN\_COMMAND = "/SHUTDOWN";  
21.     **private** **boolean** shutdown = **false**;  
22.       
23.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) \{  
24.         HttpServer server = **new** HttpServer();  
25.         server.start();  
26.     \}  
27.       
28.     //启动服务器，并接收用户请求进行处理  
29.     **public** **void**  start() \{  
30.         ServerSocket serverSocket = **null**;  
31.         **int**  PORT = 8080;  
32.         **try** \{  
33.             serverSocket = **new** ServerSocket(PORT, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));  
34.         \} **catch** (UnknownHostException e) \{  
35.             e.printStackTrace();  
36.             System.exit(-1);  
37.         \} **catch** (IOException e) \{  
38.             e.printStackTrace();  
39.             System.exit(-1);  
40.         \}  
41.           
42.         //若请求的命令不为SHUTDOWN时，循环处理请求  
43.         **while**(!shutdown) \{  
44.             Socket socket = **null**;  
45.             InputStream input = **null**;  
46.             OutputStream output = **null**;  
47.               
48.             **try** \{  
49.                 //创建socket进行请求处理  
50.                 socket = serverSocket.accept();  
51.                 input = socket.getInputStream();  
52.                 output = socket.getOutputStream();  
53.                 //接收请求  
54.                 Request request = **new** Request(input);  
55.                 request.parser();  
56.                 //处理请求并返回结果  
57.                 Response response = **new** Response(output);  
58.                 response.setRequest(request);  
59.                 response.sendStaticResource();  
60.                 //关闭socket  
61.                 socket.close();  
62.                 //若请求命令为关闭，则关闭服务器  
63.                 shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN\_COMMAND);  
64.             \} **catch** (IOException e) \{  
65.                 e.printStackTrace();  
66.                 **continue**;  
67.             \}  
68.         \}  
69.           
70.     \}  
71. \}

该类本身是一个应用程序，包含main方法，直接通过**[java][]**命令即可运行。在运行时，它本身会启动一个ServerSocket类用于监听服务器的某个端口。当接收到的命令不是停止服务器的SHUTDOWN时，它会创建一个Socket套接字，用于接收请求及返回响应结果。

Request类则用于请求的接收，对于Http协议来讲，通过浏览器向服务器发送请求有一定的格式，其实Request也就是接收这些请求信息，并对其进行分析，抽取出所需的信息，包括cookie、url等。其中http发送的请求包括三部分：

*  请求方法 统一资源标识符 协议/版本
 *  请求头
 *   请求实体

其中请求头与请求实体间有一个空行，具体的示例代码如下所示：

**\[html\]**  [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  GET /index.htm HTTP/1.1   
2.  Host: www.baidu.com   
3.  Connection: keep-alive   
4.  User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) AppleWebKit/537.11 (KHTML, like Gecko) Chrome/23.0.1271.97 Safari/537.11   
5.  Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,\*/\*;q=0.8   
6.  Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch   
7.  Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8 Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,\*;q=0.3   
8.  Cookie: BAIDUID=D275C16E04D9BB2CF55FD9B9654AECAC:FG=1;   
9.  BDREFER=%7Burl%3A%22http%3A//news.baidu.com/%22%2Cword%3A%22%22%7D;BDUSS=FJ2SzJxSmpKMW1sdVIwMWw3TTBwaHhZRkxFaUdoeG9QLW5GS2dLTUtyZzNhWUpSQVFBQUFBJCQAAAAAAAAAAAouTQytzfcOemhhb3poZW5nNzc1OAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACAYIArMAAAALCmJHAAAAAA6p5DAAAAAAAxMC4zNi4xNDcblVA3G5VQd; BDUT=5b2fD275C16E04D9BB2CF55FD9B9654AECAC138a495329b1; MCITY=-%3A; shifen\[3113720932\]=1357565900; H\_PS\_PSSID=1445\_1661

Request类用于接收socket套接字发送过来的字节流，并按照http协议请求的格式进行解析。对于简单的web服务器而言，我们只需要解析出它的uri即可，这样即可以通过通过文件匹配的方式找到对应的资源。具体的实现代码如下所示：

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  **package** com.wow.server;  
2.    
3.  **import** java.io.IOException;  
4.  **import** java.io.InputStream;  
5.    
6.  /\*\* 
7.     \*接收到的请求串的具体格式如下： 
8.     \* GET /aaa.htm HTTP/1.1 
9.     \* Host: 127.0.0.1:8080 
10.    \* Connection: keep-alive 
11.    \* User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) AppleWebKit/537.11 (KHTML, like Gecko) Chrome/23.0.1271.97 Safari/537.11 
12.    \* Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,q=0.8 
13.    \* Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch 
14.    \* Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8 
15.    \* Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,\*;q=0.3 
16.    \*  
17.    \* @author zhaozheng 
18.    \* 
19.  \*/  
20. **public** **class** Request \{  
21.   
22.     **private** InputStream input;  
23.     **private** String uri;  
24.       
25.     **public** Request(InputStream input) \{  
26.         **this**.input = input;  
27.     \}  
28.       
29.     **public** **void** parser() \{  
30.         StringBuffer request = **new** StringBuffer();  
31.         **byte**\[\] buffer = **new** **byte**\[2048\];  
32.         **int** i = 0;  
33.           
34.         **try** \{  
35.             i = input.read(buffer);  
36.         \} **catch** (IOException e) \{  
37.             e.printStackTrace();  
38.             i = -1;  
39.         \}  
40.           
41.         **for**(**int** k = 0; k < i; k++) \{  
42.             request.append((**char**)buffer\[k\]);  
43.         \}  
44.           
45.         uri = parserUri(request.toString());  
46.           
47.     \}  
48.       
49.     **private** String parserUri(String requestData) \{  
50.         **int** index1, index2;  
51.         index1 = requestData.indexOf(' ');  
52.         **if**(index1 != -1) \{  
53.             index2 = requestData.indexOf(' ', index1 + 1);  
54.             **if**(index2 > index1) \{  
55.                 **return** requestData.substring(index1 + 1, index2);  
56.             \}  
57.         \}  
58.           
59.         **return** **null**;  
60.     \}  
61.       
62.     **public** String getUri() \{  
63.         **return** uri;  
64.     \}  
65. \}

通过上述代码可以看出parser方法用于解析具体请求，它接收socket的字节流，对其进行处理，获取其中的uri信息。

当获取到uri信息后，即可将uri对应到服务器的某个应用或目录中。本文只是实现了一个简单的静态资源服务器，即将uri对应到某个目录下的文件，若文件存在则打开并读取文件信息; 若不存在则直接返回一段错误信息。Response类即用于处理该逻辑，同时它会将文件流写回至socket套接字中，由socket套接字将响应结果返回给客户端。

对于http协议而言，响应也是有一定的格式要求的，不能发送任意格式的信息，否则浏览器是无法接收并处理的。Http响应结果也包括三部分：

*  协议 状态码 描述
 *  响应头
 *  响应实体段

其中响应头与响应实体段间也是有一个空行的，具体的实例如下所示：

**\[html\]**  [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  HTTP/1.1 200 OK   
2.  Date: Mon, 07 Jan 2013 14:31:36 GMT   
3.  Server: BWS/1.0   
4.  Content-Length: 4029   
5.  Content-Type: text/html;charset=gbk  
6.  Cache-Control: private Expires: Mon, 07 Jan 2013 14:31:36 GMT   
7.  Content-Encoding: gzip   
8.  Set-Cookie: H\_PS\_PSSID=1445\_1661; path=/; domain=.baidu.com  
9.  Connection: Keep-Alive  
10.   
11. **<****html****>****<****head****>**…**</****head****>****</****html****>**

Response类中当访问请求的文件不存在时，需要发送一段固定的响应文本给客户端，该段响应文档的格式必须严格按照http响应格式进行组织，否则客户端接收不到。具体的实现源码如下所示：

**\[java\]**  [view plain][] [copy][view plain] [print][view plain] [?][view plain]

1.  **package** com.wow.server;  
2.    
3.  **import** java.io.File;  
4.  **import** java.io.FileInputStream;  
5.  **import** java.io.IOException;  
6.  **import** java.io.OutputStream;  
7.    
8.  /\*\* 
9.   \* 响应结果 
10.  \*  
11.  \* @author zhaozheng 
12.  \* 
13.  \*/  
14. **public** **class** Response \{  
15.   
16.     **private** OutputStream output;  
17.       
18.     **private**  Request request;  
19.       
20.     **private** **static** **final** **int** BUFFER\_SIZE = 1024;  
21.       
22.     **public** Response(OutputStream output) \{  
23.         **this**.output = output;  
24.     \}  
25.       
26.     **public** **void** setRequest(Request request) \{  
27.         **this**.request = request;  
28.     \}  
29.       
30.     //发送一个静态资源给客户端，若本地服务器有对应的文件则返回，否则返回404页面  
31.     **public** **void** sendStaticResource() \{  
32.         **byte**\[\] buffer = **new** **byte**\[BUFFER\_SIZE\];  
33.         **int** ch;  
34.         FileInputStream fis = **null**;  
35.         **try** \{  
36.             File file = **new** File(HttpServer.WEB\_ROOT, request.getUri());  
37.             **if**(file.exists()) \{  
38.                 fis = **new** FileInputStream(file);  
39.                 ch = fis.read(buffer);  
40.                 **while**(ch != -1) \{  
41.                     output.write(buffer, 0, ch);  
42.                     ch = fis.read(buffer, 0, BUFFER\_SIZE);  
43.                 \}  
44.             \} **else** \{  
45.                 String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found \\r\\n" +  
46.                         "Content-Type: text/html\\r\\n" +  
47.                         "Content-Length: 24\\r\\n" +  
48.                         "\\r\\n" +  
49.                         "<h1>File Not Found!</h1>";  
50.                 output.write(errorMessage.getBytes());  
51.             \}  
52.         \} **catch** (Exception e) \{  
53.             System.out.println(e.toString());  
54.         \} **finally** \{  
55.             **if**(fis != **null**) \{  
56.                 **try** \{  
57.                     fis.close();  
58.                 \} **catch** (IOException e) \{  
59.                     e.printStackTrace();  
60.                 \}  
61.             \}  
62.         \}  
63.     \}  
64. \}

分析Response类，sendStaticResource方法中根据请求的uri去目录下查找是否有对应的文件存在，若有则直接读入文件并返回；否则返回一段错误消息给客户端。

当然若要运行该程序，则还需要在该工程对应的目录下创建一个webroot目录，其中可以存放一个aaa.htm文件。

1、启动该java应用程序，通过netstat可查看该程序占用了8080端口。

![1357571078_2551.jpg][]

![8478979][]

2、通过浏览器访问url地址：[http://127.0.0.1:8080/aaa.htm][http_127.0.0.1_8080_aaa.htm]。

![1357571085_5617.jpg][]

![8478979][]

3、若访问index1.htm由于不存在则直接返回404 File Not Found信息。

![1357571157_3615.jpg][]

![8478979][]

4、 可以直接输入[http://127.0.0.1:8080/SHUTDOWN][http_127.0.0.1_8080_SHUTDOWN] 即可关闭服务器。  
        至此一个简单的web服务器就实现完了，它本身的功能不太完整，但对于初学者了解http请求的处理、响应及web服务器的大致工作流是有帮助的。

转自：/images/20220810/bff41dbcb7ff41ef913230467f21b4af.png

[8478979]: /images/20220810/bff41dbcb7ff41ef913230467f21b4af.png
[1357571070_2530.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/07/1357571070_2530.jpg
[view plain]: /images/20220810/bff41dbcb7ff41ef913230467f21b4af.png#
[java]: http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/category/1428731
[1357571078_2551.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/07/1357571078_2551.jpg
[http_127.0.0.1_8080_aaa.htm]: http://127.0.0.1:8080/aaa.htm
[1357571085_5617.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/07/1357571085_5617.jpg
[1357571157_3615.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201301/07/1357571157_3615.jpg
[http_127.0.0.1_8080_SHUTDOWN]: http://127.0.0.1:8080/SHUTDOWN