本文先講解一下Java web server都是怎么工作的。web server也叫HTTP server——顧名思義它是用HTTP協議和客戶端交互的。客戶端一般就是各種各樣的瀏覽器了。相信所有朋友都清楚這個基本事實，否則你也不會看到這個系列文章了。
基於Java的web server必然用到兩個極其重要的類：java.net.Socket和java.net.ServerSocket，然后以HTTP消息進行交互。
1. HTTP協議簡介(The Hypertext Transfer Protocol)
HTTP是用於web server和瀏覽器之間發送、接收數據的基礎核心協議——客戶端發起請求然后服務端進行響應。它使用應答式TCP連接，默認情況下監聽在80端口上。第一版協議是HTTP/0.9，然后又被HTTP/1.0重寫了，隨后HTTP/1.1又替換掉了HTTP/1.0——當前我們使用的正是HTTP/1.1，它的協議文件叫RFC2616，有興趣的可以去w3網站上下載回來研究一下，對你理解和掌握HTTP以及整個互聯網的核心有着無可替代的作用。接地氣的說法就是：明白了RFC2616，你就明白了易筋經和九陽神功，自此之后橫行天下無所顧忌。。。
HTTP里，永遠都是客戶端主動發起請求，然后服務端才有可能和它建立連接。web server永遠不會主動連接或者回調客戶端，但是兩邊都可以直接斷開連接。
總結成一句話就是：服務端永遠處於絕對優勢地位，客戶端你不連我我就絕對不會連你，只有你客戶端發起請求了，我服務端才會和你連接，當然，心情不好時我也照樣可以不對你的請求做出任何響應。像極了男人追女人的戀愛過程吧。。。
1.1 HTTP請求
它由以下部分組成：
第一部分：方式 — URI — 協議/版本號
第二部分：請求頭
第三部分：實體數據
典型例如如下：
1: POST /baidu.com/小蘋果歌詞.txt HTTP/1.1
2:
3: Accept: text/plain; text/html
4: Accept-Language: en-gb
5: Connection: Keep-Alive
6: Host: localhost
7: User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 4.01; Windows 98)
8: Content-Length: 33
9: Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
10: Accept-Encoding: gzip, deflate
11:
12: lastName=Franks&firstName=Michael
對應的第一部分就是這段請求信息的第一行，下面再詳細講解下：
POST /baidu.com/小蘋果歌詞.txt HTTP/1.1
這一行的“POST”是請求方式，“/baidu.com/小蘋果歌詞.txt”是對應的URI，而“HTTP/1.1”就是對應的協議/版本號了。
HTTP協議定義了很多請求方式，每一個HTTP請求都可以使用其中的一種。HTTP 1.1 支持7種請求類型：GET，POST，HEAD，OPTIONS，PUT，DELETE以及TRACE。一般情況下，我們只用到GET和POST就足夠了。
URI完整的指定了一個網絡資源，一般情況下它都是相對於服務器的根目錄進行資源定位，你看到的URI才經常以斜杠“/”開頭，當然，通常我們只知道URL，URL實際上只是URI的一種而已（細節可研究RFC2396協議）。第一行的協議版本號，顧名思義就是當前使用的是哪版HTTP協議了。
請求頭包含了一些關於客戶端環境和請求體的有用信息。例如，它可以指示瀏覽器使用的語言、請求體的數據長度等等。每一個請求頭和請求體之間都通過回車換行符（CRLF）分隔。
請求頭和請求體之間的空白行（CRLF）是HTTP請求格式中不可或缺的一部分，它用於指明請求體數據開始的w位置。甚至在一些網絡編程書中，這個空白行（CRLF）直接被當作了HTTP請求標准格式的第四個組成部分。
在上面那個例子中，請求體的實體數據只有簡單的一行，不過實際應用中實體數據往往比較多：
lastName=Franks&firstName=Michael
1.2 HTTP響應
和HTTP請求相似，HTTP響應也由三部分組成：
第一部分：協議 -- 狀態碼 --描述
第二部分：響應頭
第三部分：響應體
舉個例子：
1: HTTP/1.1 200 OK
2: Server: Microsoft-IIS/4.0
3: Date: Mon, 5 Jan 2004 13:13:33 GMT
4: Content-Type: text/html
5: Last-Modified: Mon, 5 Jan 2004 13:13:12 GMT
6: Content-Length: 112
7:
8: <html>
9: <head>
10: <title>HTTP Response Example</title>
11: </head>
12: <body>
13: Welcome to Brainy Software
14: </body>
15: </html>
響應頭第一行和請求頭極為相似，它指示了當前使用的協議是HTTP/1.1版本，而且請求成功了（200=成功），一切順利。
響應頭包含的有用信息類似於請求頭的。響應體是一段HTML內容，響應頭和響應體之間以CRLF分隔。
2. Socket類
socket是網絡連接的一個端點，它賦予應用程序讀寫網絡流的能力。兩台電腦通過發送和接收基於連接的字節流來進行交流溝通。若要發消息給另一個程序，你需要知道這個程序socket的ip地址和端口號。在java里，socket指的是java.net.Socket類。
你可以使用Socket類的諸多構造器中任意一個來創建socket，下面這個構造器接收主機名和端口號作為參數：
public Socket (java.lang.String host, int port)
在此，host可以是主機名或者ip地址，端口號就是對應的程序占用的端口。例如，要想連接80端口上的yahoo.com，你需要如下構造方式：
new Socket("yahoo.com", 80);
一旦成功創建Socket實例，你就可以用它來發送接收字節流了。要發送字節流，你必須首先調用Socket類的getOutputStream方法獲取java.io.OutputStream對象，要發送純文本的話，我們通常構造一個OutputStream對象返回的java.io.PrintWriter對象。要接收字節流，你就應該調用Socket類的getInputStream方法來獲取 java.io.InputStream。
下面就是代碼展示了，各位看官請好：
1: Socket socket = new Socket("127.0.0.1", "8080");
2: OutputStream os = socket.getOutputStream();
3: boolean autoflush = true;
4: PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getOutputStream(), autoflush);
5: BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( socket.getInputstream() ));
6:
7: // 向web server發送HTTP請求
8: out.println("GET /index.jsp HTTP/1.1");
9: out.println("Host: localhost:8080");
10: out.println("Connection: Close");
11: out.println();
12:
13: // 讀取響應
14: boolean loop = true;
15: StringBuffer sb = new StringBuffer(8096);
16: while (loop) {
17: if ( in.ready() ) {
18: int i=0;
19: while (i!=-1) {
20: i = in.read();
21: sb.append((char) i);
22: }
23: loop = false;
24: }
25: Thread.currentThread().sleep(50);
26: }
27:
28: // 輸出響應內容
29: System.out.println(sb.toString());
30: socket.close();
3. ServerSocket類
Socket類代表的是客戶端Socket，例如IE瀏覽器、chrome、火狐、safari等發起的連接。如果你想實現一個服務器應用程序，像HTTP server或者FTP server的話，你就必須使用不同的方法了。這是因為服務端根本不知道客戶端會發起請求建立連接，它必須永不停歇的等待客戶端請求。為此，你必須使用java.net.ServerSocket類，它是服務端socket的實現。
ServerSocket不同於Socket，服務端的ServerSocket必須一直等着客戶端請求的到來。一旦server socket接到連接請求，它必須創建一個Socket實例來處理和客戶端的交互。
要創建server socket，你得用ServerSocket類提供的四個構造器之一。它需要你指明IP地址和server socket要監聽的端口號。經典的127.0.0.1意味着server socket將監聽本機。server socket監聽的IP地址通常也叫綁定地址。另一個重要的屬性是backlog，它意味着接入的連接請求超過此數值之后server socket就會拒絕后續請求。
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindingAddress);
值得注意的是，這個構造器的綁定地址必須是java.net.InetAddress類的實例。構造InetAddress對象的簡易方法就是調用它的靜態方法getByname,並傳一個主機名字符創參數，如下所示：
InetAddress.getByName("127.0.0.1");
下面這行代碼構造了一個ServerSocket，監聽本機8080端口，同時backlog為1：
new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
一旦ServerSocket實例構造完成，它就可以一直監聽在綁定地址的對應端口上等待請求的到來，你需要做的就是調用ServerSocket類的accept方法來啟動這個監聽過程。這個方法只返回何時產生了連接請求並且返回值是一個Sokcet類的實例。然后通過這個Socket可以發送和接收字節流。
4. 動手實現自己的山寨版web server
這個山寨web server由三個類組成：HttpServer、Request、Response。
HttpServer的main方法創建一個HttpServer實例並調用它的await方法，顧名思義，這個await方法一直等着請求到來，然后處理請求、發送響應信息到客戶端。它會一直等，直到程序終止或停機。
這個山寨版的server目前只能發送靜態資源，它會在控制台顯示HTTP請求的字節流，但不能發送任何響應頭，比如data、cookie之類的。
4.1 HTTPServer.java
1: import java.io.File;
2: import java.io.IOException;
3: import java.io.InputStream;
4: import java.io.OutputStream;
5: import java.net.InetAddress;
6: import java.net.ServerSocket;
7: import java.net.Socket;
8:
9: public class HttpServer {
10:
11: /**
12: * WEB_ROOT is the directory where our HTML and other files reside. For this
13: * package, WEB_ROOT is the "webroot" directory under the working directory.
14: * The working directory is the location in the file system from where the
15: * java command was invoked.
16: */
17: public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
18:
19: // 關機命令
20: private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
21:
22: // the shutdown command received
23: private boolean shutdown = false;
24:
25: public static void main(String[] args) {
26: HttpServer server = new HttpServer();
27: server.await();
28: }
29:
30: public void await() {
31: ServerSocket serverSocket = null;
32: int port = 8080;
33: try {
34: serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
35: } catch(IOException e) {
36: e.printStackTrace();
37: System.exit(1);
38: }
39: // 輪詢是否有請求進來
40: while(!shutdown) {
41: Socket socket = null;
42: InputStream input = null;
43: OutputStream output = null;
44: try {
45: socket = serverSocket.accept();
46: input = socket.getInputStream();
47: output = socket.getOutputStream();
48: // create Request object and parse
49: Request request = new Request(input);
50: request.parse();
51: // create Response object
52: Response response = new Response(output);
53: response.setRequest(request);
54: response.sendStaticResource();
55: // Close the socket
56: socket.close();
57: // check if the previous URI is a shutdown command
58: shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
59: } catch(Exception e) {
60: e.printStackTrace();
61: continue;
62: }
63: }
64: }
65: }
4.2 Request.java
1: package ex01.pyrmont;
2:
3: import java.io.IOException;
4: import java.io.InputStream;
5:
6: public class Request {
7:
8: private InputStream input;
9:
10: private String uri;
11:
12: public Request(InputStream input) {
13: this.input = input;
14: }
15:
16: public void parse() {
17: // Read a set of characters from the socket
18: StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
19: int i;
20: byte[] buffer = new byte[2048];
21: try {
22: i = input.read(buffer);
23: } catch(IOException e) {
24: e.printStackTrace();
25: i = -1;
26: }
27: for(int j = 0; j < i; j++) {
28: request.append((char)buffer[j]);
29: }
30: System.out.print(request.toString());
31: uri = parseUri(request.toString());
32: }
33:
34: private String parseUri(String requestString) {
35: int index1, index2;
36: index1 = requestString.indexOf(' ');
37: if(index1 != -1) {
38: index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);
39: if(index2 > index1)
40: return requestString.substring(index1 + 1, index2);
41: }
42: return null;
43: }
44:
45: public String getUri() {
46: return uri;
47: }
48: }
49:
4.3 Response.java
1: package ex01.pyrmont;
2:
3: import java.io.File;
4: import java.io.FileInputStream;
5: import java.io.IOException;
6: import java.io.OutputStream;
7:
8: /*
9: * HTTP Response = Status-Line (( general-header | response-header |
10: * entity-header ) CRLF) CRLF [ message-body ] Status-Line = HTTP-Version SP
11: * Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
12: */
13: public class Response {
14:
15: private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
16:
17: Request request;
18:
19: OutputStream output;
20:
21: public Response(OutputStream output) {
22: this.output = output;
23: }
24:
25: public void setRequest(Request request) {
26: this.request = request;
27: }
28:
29: public void sendStaticResource() throws IOException {
30: byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
31: FileInputStream fis = null;
32: try {
33: File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
34: if(file.exists()) {
35: fis = new FileInputStream(file);
36: int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
37: while(ch != -1) {
38: output.write(bytes, 0, ch);
39: ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
40: }
41: } else {
42: // file not found
43: String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" + "Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" + "<h1>File Not Found</h1>";
44: output.write(errorMessage.getBytes());
45: }
46: } catch(Exception e) {
47: // thrown if cannot instantiate a File object
48: System.out.println(e.toString());
49: } finally {
50: if(fis != null)
51: fis.close();
52: }
53: }
54: }
55:
5. 總結
本文講解了web server的基本原理，同時代碼貼出來了一個粗糙山寨的web server。它只有三個類構成，當然不是全功能的，不過呢，畢竟剛開始，我們會不斷的逐步完善這個web server，到本系列結束時，基本上就有一個完整的web server了。
文檔信息
- 譯者：張大爺
- 原文網址：http://www.cnblogs.com/flance/
- 版權聲明：自由轉載-非商用-非衍生-保持署名 | Creative Commons BY-NC-ND 3.0