一个简单的Web服务器（Web服务器如何工作）

旧城等待， 2022-09-17 12:24 249阅读 0赞

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：

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：

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：

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：

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：

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