1、相关知识简介
HTTP协议
HTTP是常用的应用层协议之一,是面向文本的协议。HTTP报文传输基于TCP协议,TCP协议包含头部与数据部分,而HTTP则是包含在TCP协议的数据部分,如下图
HTTP报文本质上是一个TCP报文,数据部分携带的内容为HTTP报文,HTTP报文多数情况下是一串文本,当然也可能携带二进制信息。
HTTP报文
HTTP报文包含头部和请求体,请求体内容可为空。请求头与请求体用单独的空行分隔,即”\r\n”。HTTP头部结构如下:
当报文为请求报文时,第一行信息为 {方法} {URI} {HTTP版本}
方法通常为GET, POST,URI为URL后面携带的参数信息,HTTP版本表示当前使用的HTTP版本。
当报文为响应报文时,第一行的信息为 {HTTP版本} 状态
HTTP版本同上,下面是部分常见的状态码
状态码 | 英文名称 | 含义 |
---|---|---|
200 | OK | 请求成功 |
304 | Not Modified | 所请求的资源未修改 |
400 | Bad Request | 客户端请求的语法错误,服务器无法理解 |
403 | Forbidden | 服务器理解请求客户端的请求,但是拒绝执行此请求 |
404 | Not Found | 服务器无法根据客户端的请求找到资源(网页),常说的404错误就是指这个 |
405 | Method Not Allowed | 客户端请求中的方法被禁止 |
502 | Bad Gateway | 充当网关或代理的服务器,从远端服务器接收到了一个无效的请求 |
报文从第二行开始均为 {字段名}: {字段值} 的格式。字段名通常是英文字母与”-“的组合,有常用的几个,有时也可以使用自定义字段名,值得注意的是字段名最好不要包含空格,虽然我Postman上模拟没问题,但在Chrome上试解析会出问题。
HTTP报文的请求体就是一段数据,没有严格的格式限制,较为随意,但如果在头部声明Content-Type为Multipart/form-data后就会有一定的格式规范,具体可以看看我之前写的一篇文章
http://blog.csdn.net/kurozaki_kun/article/details/78646960
Socket
Socket是对TCP/IP的封装,为程序员提供了面向传输层及以上层的编程。Java中关于Socket的类主要是Socket,DatagramSocket,ServerSocket,还有NIO对应的类,这里实现主要基于前三者。Socket能够建立端到端的同通信。其实总结一句话,就是使用Socket能够帮助程序员传输TCP/UDP报文。
2、基于Socket实现简单的HTTP服务器
ServerSocket监听端口
ServerSocket用于监听特定端口,调用accept()方法会阻塞当前线程,直到接收到一个Socket,而我们需要处理所接收到的Socket。下面先写出一个大致的框架
class ServerListeningThread extends Thread { private int bindPort; private ServerSocket serverSocket; public ServerListeningThread(int port) { this.bindPort = port; } @Override public void run() { try { serverSocket = new ServerSocket(bindPort); while (true) { Socket rcvSocket = serverSocket.accept(); //单独写一个类,处理接收的Socket,类的定义在下面 HttpRequestHandler request = new HttpRequestHandler(rcvSocket); request.handle(); rcvSocket.close(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //最后要确保以下把ServerSocket关闭掉 if (serverSocket != null && !serverSocket.isClosed()) { try { serverSocket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } } class HttpRequestHandler { private Socket socket; public HttpRequestHandler(Socket socket) { this.socket = socket; } public void handle() throws IOException { //TODO 这里写处理接收到的socket的逻辑 } }
回送简单的HTTP报文
接下来的关注点应该在如何处理Socket上,先从最简单的开始做起,不管socket里的是什么,都一律只回复一个响应报文,上面的handle()方法处理应该如下
class HttpRequestHandler {
private Socket socket; public HttpRequestHandler(Socket socket) { this.socket = socket; } public void handle() throws IOException { socket.getOutputStream(). write(("HTTP/1.1 200 OK\r\n" + //响应头第一行 "Content-Type: text/html; charset=utf-8\r\n" + //简单放一个头部信息 "\r\n" + //这个空行是来分隔请求头与请求体的 "<h1>这是响应报文</h1>\r\n").getBytes()); } }
然后来试试效果,在main函数调用一下,这里监听8888端口
public static void main(String[] args) { new ServerListeningThread(8888).start(); }
用浏览器打开 127.0.0.1:8888 或 localhost:8888,能够显示下面结果
可以见到刚才通过socket回送的响应报文被浏览器成解析了,红色箭头位置是自己添加的头部信息。
读取请求并回送
一个HTTP请求真正处理起来还是比较繁琐的,这里只介绍下简单的情景,例如请求报文带有POST参数,先读取socket的数据,并控制台输出一下HTTP请求的报文是什么样的
class HttpRequestHandler {
//此处代码省略 public void handle() throws IOException { //获取输入流,读取数据 StringBuilder builder = new StringBuilder(); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream()); char[] charBuf = new char[1024]; int mark; while ((mark = isr.read(charBuf)) != -1) { builder.append(charBuf, 0, mark); if (mark < charBuf.length) { break; } } System.out.println(builder.toString()); socket.getOutputStream(). write(("HTTP/1.1 200 OK\r\n" + "Content-Type: text/html; charset=utf-8\r\n" + "\r\n" + "<h1>这是响应报文</h1>\r\n").getBytes()); } }
使用postman向8888端口发送一个携带POST参数的HTTP请求,如下
控制台输出结果为
其中三个提交的参数在body的表现形式为 参数名=值,多个参数用&连接成字符串,该字符串占一行。下面可以使用字符串操作将这些信息解析出来,并且将解析结果回送回去。
class HttpRequestHandler { //此处代码省略... public void handle() throws IOException { StringBuilder builder = new StringBuilder(); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream()); char[] charBuf = new char[1024]; int mark = -1; while ((mark = isr.read(charBuf)) != -1) { builder.append(charBuf, 0, mark); if (mark < charBuf.length) { break; } } if (mark == -1) { return; } Map<String, String> headers = new HashMap<>(); Map<String, String> parameters = new HashMap<>(); String[] splits = builder.toString().split("\r\n"); int index = 1; //处理header while (splits[index].length() > 0) { String[] keyVal = splits[index].split(":"); headers.put(keyVal[0], keyVal[1].trim()); index++; } String body = splits[index + 1]; String[] bodySplits = body.split("&"); //处理body的参数 for (String str : bodySplits) { String[] param = str.split("="); parameters.put(param[0], param[1]); } String respStr = "头部信息\r\n"; for (Map.Entry<String, String> entry : headers.entrySet()) { respStr += "名称: " + entry.getKey() + ", 值: " + entry.getValue() + "<br/>"; } respStr += "\r\nbody信息\r\n"; for (Map.Entry<String, String> entry : parameters.entrySet()) { respStr += "名称: " + entry.getKey() + ", 值: " + entry.getValue() + "<br/>"; } socket.getOutputStream(). write(("HTTP/1.1 200 OK\r\n" + "Content-Type: text/html; charset=utf-8\r\n" + "\r\n" + "<h1>这是响应报文</h1>\r\n" + respStr).getBytes()); } }
使用POST方法带参访问8888端口,其返回结果如下
在这基础上,还可以根据提交参数查询数据库等等操作,一个成熟的服务器实际上已经封装好了如上的解析步骤,然后监听主机的80端口(即HTTP默认端口),真正实现一个服务器要处理的情况远比这里讲述的多,例如处理文件传输等等。
小结
这里主要使用ServerSocket和Socket来实现,实际上还可以使用NIO的ServerSocketChannel和SocketChannel。服务器处理请求的步骤通常就是 监听端口->收到请求->处理->响应请求,中间的处理会有多层的步骤。