用Java實現Web服務器 – JAVA編程語言程序開發技術文章

摘要:WWW的工作基於客戶機/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議(HTTP)進行通信,HTTP協議的作用原理包括四個步驟:連接,請求,應答。根據上述HTTP協議的作用原理,本文實現瞭GET請求的Web服務器程序的方法,通過創建ServerSocket類對象,監聽端口8080; 等待、接受客戶機連接到端口8080; 創建與socket字相關聯的輸入流和輸出流;然後,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文件內容通過socket傳回給Web瀏覽器,然後關閉文件。否則發送錯誤信息給Web瀏覽器。最後,關閉與相應Web瀏覽器連接的socket字。

   一、HTTP協議的作用原理

   WWW是以Internet作為傳輸媒介的一個應用系統,WWW網上最基本的傳輸單位是Web網頁。WWW的工作基於客戶機/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議(HTTP)進行通信。HTTP協議是基於TCP/IP協議之上的協議,是Web瀏覽器和Web服務器之間的應用層協議,是通用的、無狀態的、面向對象的協議。HTTP協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用於FORM參數的傳遞)。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瀏覽器提交請求後,通過HTTP協議傳送給Web服務器。Web服務器接到後,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建立瞭連接,就會發送GET命令:GET /mydir/index.html HTTP/1.0。主機名為 https://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服務器把該文件內容傳送給相應的Web瀏覽器。
為瞭告知 Web瀏覽器傳送內容的類型,Web服務器首先傳送一些HTTP頭信息,然後傳送具體內容(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:
   ① 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。
   ② MIME_Version:1.0
   它指示MIME類型的版本。
   ③ 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指示傳送的數據是HTML文檔。
   ④ content_length:長度值
   它指示HTTP體信息的長度(字節)。
   (4) 關閉連接:當應答結束後,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Web服務器功能的程序設計

   根據上述HTTP協議的作用原理,實現GET請求的Web服務器程序的方法如下:
   (1) 創建ServerSocket類對象,監聽端口8080。這是為瞭區別於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) 創建與socket字相關聯的輸入流instream和輸出流outstream;
   (4) 從與socket關聯的輸入流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文件內容通過socket傳回給Web瀏覽器,然後關閉文件。否則發送錯誤信息給Web瀏覽器;
   (7) 關閉與相應Web瀏覽器連接的socket字。
   下面的程序是根據上述方法編寫的、可實現多線程的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 retrievin

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