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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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