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用Java实现Web服务器

　　发布时间：2007-03-26 11:00:00　

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　　一、HTTP协议的作用原理

　　WWW是以Internet作为传输媒介的一个应用系统，WWW网上最基本的传输单位是Web网页。WWW的工作基于客户机/服务器计算模型，由Web 浏览器(客户机)和Web服务器(服务器)构成，两者之间采用超文本传送协议（HTTP）进行通信。HTTP协议是基于TCP/IP协议之上的协议，是Web浏览器和Web服务器之间的应用层协议，是通用的、无状态的、面向对象的协议。HTTP协议的作用原理包括四个步骤：

　　(1) 连接：Web浏览器与Web服务器建立连接，打开一个称为socket（套接字）的虚拟文件，此文件的建立标志着连接建立成功。

　　(2) 请求：Web浏览器通过socket向Web服务器提交请求。HTTP的请求一般是GET或POST命令（POST用于FORM参数的传递）。GET命令的格式为：

　　GET 路径/文件名 HTTP/1.0

　　文件名指出所访问的文件，HTTP/1.0指出Web浏览器使用的HTTP版本。

　　(3) 应答：Web浏览器提交请求后，通过HTTP协议传送给Web服务器。Web服务器接到后，进行事务处理，处理结果又通过HTTP传回给Web浏览器，从而在Web浏览器上显示出所请求的页面。

　　例：假设客户机与www.mycompany.com:8080/mydir/index.html建立了连接，就会发送GET命令：GET /mydir/index.html HTTP/1.0。主机名为www.mycompany.com的Web服务器从它的文档空间中搜索子目录mydir的文件index.html。如果找到该文件，Web服务器把该文件内容传送给相应的Web浏览器。

　　为了告知 Web浏览器传送内容的类型，Web服务器首先传送一些HTTP头信息，然后传送具体内容（即HTTP体信息），HTTP头信息和HTTP体信息之间用一个空行分开。
常用的HTTP头信息有：

　　① HTTP 1.0 200 OK

　　这是Web服务器应答的第一行，列出服务器正在运行的HTTP版本号和应答代码。代码“200 OK”表示请求完成。

　　② MIME_Version:1.0

　　它指示MIME类型的版本。

　　③ content_type:类型

　　这个头信息非常重要，它指示HTTP体信息的MIME类型。如：content_type:text/html指示传送的数据是HTML文档。

　　④ content_length:长度值

　　它指示HTTP体信息的长度（字节）。

　　(4) 关闭连接：当应答结束后，Web浏览器与Web服务器必须断开，以保证其它Web浏览器能够与Web服务器建立连接。

　　二、Java实现Web服务器功能的程序设计

　　根据上述HTTP协议的作用原理，实现GET请求的Web服务器程序的方法如下：

　　(1) 创建ServerSocket类对象，监听端口8080。这是为了区别于HTTP的标准TCP/IP端口80而取的；

　　(2) 等待、接受客户机连接到端口8080，得到与客户机连接的socket；

　　(3) 创建与socket字相关联的输入流instream和输出流outstream；

　　(4) 从与socket关联的输入流instream中读取一行客户机提交的请求信息，请求信息的格式为：GET 路径/文件名 HTTP/1.0

　　(5) 从请求信息中获取请求类型。如果请求类型是GET，则从请求信息中获取所访问的HTML文件名。没有HTML文件名时，则以index.html作为文件名；

　　(6) 如果HTML文件存在，则打开HTML文件，把HTTP头信息和HTML文件内容通过socket传回给Web浏览器，然后关闭文件。否则发送错误信息给Web浏览器；

　　(7) 关闭与相应Web浏览器连接的socket字。

　　下面的程序是根据上述方法编写的、可实现多线程的Web服务器，以保证多个客户机能同时与该Web服务器连接。

　　程序1:WebServer.java文件
　　// WebServer.java 用JAVA编写Web服务器
　　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(); // 接受客户机的连接请求
　　　　　　new ConnectionThread(client,i).start();
　　　　　　i++;
　　　　　}
　　　　} catch (Exception e) {System.out.println(e);}
　　　}
　　}

　　/* ConnnectionThread类完成与一个Web浏览器的通信 */
　　class ConnectionThread extends Thread {
　　　Socket client; // 连接Web浏览器的socket字
　　　int counter; // 计数器
　　　public ConnectionThread(Socket cl,int c) {
　　　　client=cl;
　　　　counter=c;
　　　}
　　　public void run() // 线程体
　　　{
　　　　try {
　　　　　String destIP=client.getInetAddress().toString(); // 客户机IP地址
　　　　　int destport=client.getPort(); // 客户机端口号
　　　　　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(); // 读取Web浏览器提交的请求信息
　　　　　System.out.println("Received:"+inline);
　　　　　if (getrequest(inline)) { // 如果是GET请求
　　　　　　String filename=getfilename(inline);
　　　　　　File file=new File(filename);
　　　　　　if (file.exists()) { // 若文件存在，则将文件送给Web浏览器
　　　　　　　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); // 发送文件
　　　　　　　　outstream.flush();
　　　　　　} else { // 文件不存在时
　　　　　　　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++;} // 延时
　　　　　client.close();
　　　　} catch (IOException e) {
　　　　　System.out.println("Exception:"+e);
　　　　}
　　　}

　　　/* 获取请求类型是否为“GET” */
　　　boolean getrequest(String s) {
　　　　if (s.length()>0)
　　　　{
　　　　　if (s.substring(0,3).equalsIgnoreCase("GET")) return true;
　　　　}
　　　　return false;
　　　}

　　　/* 获取要访问的文件名 */
　　　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;
　　　}

　　　/*把指定文件发送给Web浏览器 */
　　　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线程子类用来分析一个Web浏览器提交的请求，并将应答信息传回给Web浏览器。其中，getrequest()方法用来检测客户的请求是否为“GET”；getfilename(s)方法是从客户请求信息s中获取要访问的HTML文件名；sendfile()方法把指定文件内容通过socket传回给Web浏览器。

　　对上述程序的getrequest()方法和相关部分作修改，也能对POST请求进行处理。

　　三、运行实例

　　为了测试上述程序的正确性，将编译后的WebServer.class、ConnectionThread.class和下面的index.html文件置于网络的某台主机的同一目录中（如：主机NT40SRV的C：\JWEB目录）。

　　程序2：index.html文件
　　<HTML>
　　<HEAD>
　　<META HTTP-EQUIV="Content-Type" content="text/html; charset=gb_2312-80">
　　<TITLE>Java Web服务器</TITLE>
　　</HEAD>
　　<BODY>
　　<h3>这是用JAVA写出的WEB服务器主页</h3>
　　1998年8月28日
　　<hr>
　　</BODY>
　　</HTML>
　　首先在该主机上用java命令运行WebServer.class:
　　C:\jweb>java webserver

　　然后在客户机运行浏览器软件，在URL处输入WebServer程序所属的URL地址（如：http://nt40srv:8080/index.html），就在浏览器窗口显示出指定的HTML文档。

　　注意，不能缺省端口号8080，如缺省，则运行该主机的正常WEB服务器。

　　说明，不具备网络条件的可在安装了Windows 95的单机上进行测试，方法是用localhost或127.0.0.1代替URL地址的域名部分，即URL地址为http://localhost:8080。

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