一個簡單的Web服務器

• Web服務器也稱為超文本傳輸協議（HyperText Transfer Protocol）服務器，因為它使用HTTP和客戶端（通常是Web瀏覽器）進行通信

• 基於JavaWeb服務器會使用到兩個重要的類：java.net.Socket類和java.net.ServerSocket類，並通過發送HTTP消息進行通信。

  1.1 HTTP

• HTTP允許Web服務器和瀏覽器通過Internet發送並接受數據，是一種基於“請求--響應”的協議。
• HTTP使用可靠地TCP連接，TCP協議默認使用TCP 80端口。
• HTTP中總是有客戶端通過建立連接並發送HTTP請求來初始化一個事務的。客戶端或服務器可提前關閉連接
• 1.1.1 HTTP請求
  • HTTP請求包含三部分：
    1. 請求方法--統一資源標識符URI--協議/版本
    2. 請求頭
    3. 實體
  • 每個HTTP請求可以使用HTTP標準中指定方法中的一種。HTTP1.1支持的方法：GET,POST,HEAD,OPTIONS,PUT,DELETE,TRACE
  • URI 指定Internet資源的完整路徑。URI通常為服務器根目錄的相對路徑
  • 請求頭包含客戶端環境和請求實體之間的相關信息
  • 請求頭和實體之間包含一個空行，該空行只有CRLF字符，CRLF告訴HTTP服務器請求實體正文從哪裏開始
• 1.1.2 HTTP響應
  • HTTP響應包含三部分：
    • 協議--狀態碼--描述
    • 響應頭
    • 響應實體

• 1.2 Socket類

• 套接字是網絡連接的斷電。套接字使應用程序可以從網絡中讀寫數據。
• 應用程序之間發送或接收消息，需要知道另一個應用程序中套接字的IP地址和端口號。Java中套接字由java.net.Socket表示
• 創建一個套接字：

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

• 創建成功Socket實例，就可以使用該實例發送或接受字節流。要發送字節流需要調用Socket類的getOutputStream方法獲取一個OutputStream對象。接收字節流使用getInputStream方法獲得輸入流InputStream對象
• ServerSocket類
• Socket表示客戶端套接字，即想要連接到遠程服務器應用程序時創建的套接字。
• 如果要實現一個服務器向客戶端發送響應，則需要另一種套接字ServerSocket。因為服務器需要時刻待命，等待客戶端發起連接。
• ServerSocket類和Socket類並不相同。服務器套接字需要等待來自客戶端的連接。當服務器套接字收到了連接請求後，會創建一個Socket實例處理與客戶端的通信。
• 要創建服務器套接字，可以使用ServerSocket類提供的4個構造函數中的任意一個：需要指明IP地址和服務器套接字偵聽的端口號。

  • //如果主機只有一個IP 地址, 那麽默認情況下, 服務器程序就與該IP 地址綁定. ServerSocket 的第 4 個構造方法 ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bingAddr) 有一個 bindAddr 參數, 它顯式指定服務器要綁定的IP 地址, 該構造方法適用於具有多個IP 地址的主機. 假定一個主機有兩個網卡, 一個網卡用於連接到 Internet, IP為 222.67.5.94, 還有一個網卡用於連接到本地局域網, IP 地址為 192.168.3.4. 如果服務器僅僅被本地局域網中的客戶訪問, 那麽可以按如下方式創建 ServerSocket:
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8000, 10, InetAddress.getByName("192.168.3.4"));

    1.3應用程序

• Web服務器應用程序包含三個類：
  • HTTPServer
  • Request
  • Response
  • 應用程序入口點（靜態main方法）在HTTPServer類中，main方法創建一個HTTPServer實例，然後調用其await方法。該方法會在指定端口上等待HTTP請求，對其進行處理，然後發送響應信息會客戶端。
• 1.3.1 HTTPServer類

  • ```java
    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類
• Request類表示一個HTTP請求。可以傳遞InputStream對象，來創建Request對象。使用read方法讀取HTTP中的數據：

  • ```java
    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請求中原始數據
        // 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類

•     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();
              }
          }
      }

  運行結果
  

一個簡單的Web服務器