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用Java完成Web服務器

[摘要]摘要:WWW的工作基于客戶機/服務器計算模型,由Web 瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構成,兩者之間采用超文本傳送協(xié)議(HTTP)進行通信,HTTP協(xié)議的作用原理包括四個步驟:連接,請求,應答。根據(jù)上述HTTP協(xié)議的作用原理,本文實現(xiàn)了GET請求的Web服務器程序的方法,通過創(chuàng)建Serv...
      摘要:WWW的工作基于客戶機/服務器計算模型,由Web 瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構成,兩者之間采用超文本傳送協(xié)議(HTTP)進行通信,HTTP協(xié)議的作用原理包括四個步驟:連接,請求,應答。根據(jù)上述HTTP協(xié)議的作用原理,本文實現(xiàn)了GET請求的Web服務器程序的方法,通過創(chuàng)建ServerSocket類對象,監(jiān)聽端口8080; 等待、接受客戶機連接到端口8080; 創(chuàng)建與socket字相關聯(lián)的輸入流和輸出流;然后,讀取客戶機的請求信息,若請求類型是GET,則從請求信息中獲取所訪問的HTML文件名,如果HTML文件存在,則打開HTML文件,把HTTP頭信息和HTML文件內(nèi)容通過socket傳回給Web瀏覽器,然后關閉文件。否則發(fā)送錯誤信息給Web瀏覽器。最后,關閉與相應Web瀏覽器連接的socket字。

  一、HTTP協(xié)議的作用原理

  WWW是以Internet作為傳輸媒介的一個應用系統(tǒng),WWW網(wǎng)上最基本的傳輸單位是Web網(wǎng)頁。WWW的工作基于客戶機/服務器計算模型,由Web 瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構成,兩者之間采用超文本傳送協(xié)議(HTTP)進行通信。HTTP協(xié)議是基于TCP/IP協(xié)議之上的協(xié)議,是Web瀏覽器和Web服務器之間的應用層協(xié)議,是通用的、無狀態(tài)的、面向對象的協(xié)議。HTTP協(xié)議的作用原理包括四個步驟:
  (1) 連接:Web瀏覽器與Web服務器建立連接,打開一個稱為socket(套接字)的虛擬文件,此文件的建立標志著連接建立成功。
  (2) 請求:Web瀏覽器通過socket向Web服務器提交請求。HTTP的請求一般是GET或POST命令(POST用于FORM參數(shù)的傳遞)。GET命令的格式為:
  GET 路徑/文件名 HTTP/1.0
  文件名指出所訪問的文件,HTTP/1.0指出Web瀏覽器使用的HTTP版本。
  (3) 應答:Web瀏覽器提交請求后,通過HTTP協(xié)議傳送給Web服務器。Web服務器接到后,進行事務處理,處理結果又通過HTTP傳回給Web瀏覽器,從而在Web瀏覽器上顯示出所請求的頁面。
  例:假設客戶機與www.mycompany.com:8080/mydir/index.html建立了連接,就會發(fā)送GET命令:GET /mydir/index.html HTTP/1.0。主機名為www.mycompany.com的Web服務器從它的文檔空間中搜索子目錄mydir的文件index.html。如果找到該文件,Web服務器把該文件內(nèi)容傳送給相應的Web瀏覽器。
為了告知 Web瀏覽器傳送內(nèi)容的類型,Web服務器首先傳送一些HTTP頭信息,然后傳送具體內(nèi)容(即HTTP體信息),HTTP頭信息和HTTP體信息之間用一個空行分開。
常用的HTTP頭信息有:
 、 HTTP 1.0 200 OK
  這是Web服務器應答的第一行,列出服務器正在運行的HTTP版本號和應答代碼。代碼“200 OK”表示請求完成。
 、 MIME_Version:1.0
  它指示MIME類型的版本。
 、 content_type:類型
  這個頭信息非常重要,它指示HTTP體信息的MIME類型。如:content_type:text/html指示傳送的數(shù)據(jù)是HTML文檔。
 、 content_length:長度值
  它指示HTTP體信息的長度(字節(jié))。
  (4) 關閉連接:當應答結束后,Web瀏覽器與Web服務器必須斷開,以保證其它Web瀏覽器能夠與Web服務器建立連接。

  二、Java實現(xiàn)Web服務器功能的程序設計

  根據(jù)上述HTTP協(xié)議的作用原理,實現(xiàn)GET請求的Web服務器程序的方法如下:
  (1) 創(chuàng)建ServerSocket類對象,監(jiān)聽端口8080。這是為了區(qū)別于HTTP的標準TCP/IP端口80而取的;
  (2) 等待、接受客戶機連接到端口8080,得到與客戶機連接的socket;
  (3) 創(chuàng)建與socket字相關聯(lián)的輸入流instream和輸出流outstream;
  (4) 從與socket關聯(lián)的輸入流instream中讀取一行客戶機提交的請求信息,請求信息的格式為:GET 路徑/文件名 HTTP/1.0
  (5) 從請求信息中獲取請求類型。如果請求類型是GET,則從請求信息中獲取所訪問的HTML文件名。沒有HTML文件名時,則以index.html作為文件名;
  (6) 如果HTML文件存在,則打開HTML文件,把HTTP頭信息和HTML文件內(nèi)容通過socket傳回給Web瀏覽器,然后關閉文件。否則發(fā)送錯誤信息給Web瀏覽器;
  (7) 關閉與相應Web瀏覽器連接的socket字。
  下面的程序是根據(jù)上述方法編寫的、可實現(xiàn)多線程的Web服務器,以保證多個客戶機能同時與該Web服務器連接。
  程序1:WebServer.java文件
  // WebServer.java 用JAVA編寫Web服務器
  import java.io.*;
  import java.net.*;
  public class WebServer {
   public static void main(String args[]) {
    int i=1, PORT=8080;
    ServerSocket server=null;
    Socket client=null;
    try {
     server=new ServerSocket(PORT);
     System.out.println("Web Server is listening on port "+server.getLocalPort());
     for (;;) {
      client=server.accept(); // 接受客戶機的連接請求
      new ConnectionThread(client,i).start();
      i++;
     }
    } catch (Exception e) {System.out.println(e);}
   }
  }

  /* ConnnectionThread類完成與一個Web瀏覽器的通信 */
  class ConnectionThread extends Thread {
   Socket client; // 連接Web瀏覽器的socket字
   int counter; // 計數(shù)器
   public ConnectionThread(Socket cl,int c) {
    client=cl;
    counter=c;
   }
   public void run() // 線程體
   {
    try {
     String destIP=client.getInetAddress().toString(); // 客戶機IP地址
     int destport=client.getPort(); // 客戶機端口號
     System.out.println("Connection "+counter+":connected to "+destIP+" on port "+destport+".");
     PrintStream outstream=new PrintStream(client.getOutputStream());
     DataInputStream instream=new DataInputStream(client.getInputStream());
     String inline=instream.readLine(); // 讀取Web瀏覽器提交的請求信息
     System.out.println("Received:"+inline);
     if (getrequest(inline)) { // 如果是GET請求
      String filename=getfilename(inline);
      File file=new File(filename);
      if (file.exists()) { // 若文件存在,則將文件送給Web瀏覽器
       System.out.println(filename+" requested.");
       outstream.println("HTTP/1.0 200 OK");
       outstream.println("MIME_version:1.0");
       outstream.println("Content_Type:text/html");
       int len=(int)file.length();
       outstream.println("Content_Length:"+len);
       outstream.println("");
       sendfile(outstream,file); // 發(fā)送文件
        outstream.flush();
      } else { // 文件不存在時
       String notfound="<html><head><title>Not Found</title></head>
       <body><h1>Error 404-file not found</h1></body></html>";
       outstream.println("HTTP/1.0 404 no found");
       outstream.println("Content_Type:text/html");
       outstream.println("Content_Length:"+notfound.length()+2);
       outstream.println("");
       outstream.println(notfound);
       outstream.flush();
      }
     }
     long m1=1;
     while (m1<11100000) {m1++;} // 延時
     client.close();
    } catch (IOException e) {
     System.out.println("Exception:"+e);
    }
   }

   /* 獲取請求類型是否為“GET” */
   boolean getrequest(String s) {
    if (s.length()>0)
    {
     if (s.substring(0,3).equalsIgnoreCase("GET")) return true;
    }
    return false;
   }

   /* 獲取要訪問的文件名 */
   String getfilename(String s) {
    String f=s.substring(s.indexOf(' ')+1);
    f=f.substring(0,f.indexOf(' '));
    try {
     if (f.charAt(0)=='/')
     f=f.substring(1);
    } catch (StringIndexOutOfBoundsException e) {
     System.out.println("Exception:"+e);
    }
    if (f.equals("")) f="index.html";
    return f;
   }

   /*把指定文件發(fā)送給Web瀏覽器 */
   void sendfile(PrintStream outs,File file) {
    try {
     DataInputStream in=new DataInputStream(new FileInputStream(file));
     int len=(int)file.length();
     byte buf[]=new byte[len];
     in.readFully(buf);
     outs.write(buf,0,len);
     outs.flush();
     in.close();
    } catch (Exception e) {
     System.out.println("Error retrieving file.");
     System.exit(1);
    }
   }
  }

  程序中的ConnectionThread線程子類用來分析一個Web瀏覽器提交的請求,并將應答信息傳回給Web瀏覽器。其中,getrequest()方法用來檢測客戶的請求是否為“GET”;getfilename(s)方法是從客戶請求信息s中獲取要訪問的HTML文件名;sendfile()方法把指定文件內(nèi)容通過socket傳回給Web瀏覽器。
  對上述程序的getrequest()方法和相關部分作修改,也能對POST請求進行處理。

  三、運行實例