网络编程：用Java实现Web服务器
超文本传输协议（HTTP）是位于TCP/IP 协议的应用层，是最广为人知的协议，也是互连网中最核心的协议之一，同样，HTTP 也是基于 C/S 或 B/S 模型实现的。事实上，我们使用的浏览器如Netscape 或IE 是实现HTTP 协议中的客户端，而一些常用的Web 服务器软件如Apache、IIS 和iPlanet Web Server 等是实现HTTP 协议中的服务器端。Web 页由服务端资源定位，传输到浏览器，经过浏览器的解释后，被客户所看到。
Web 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。
一个完整的HTTP协议会话过程包括四个步骤：
◆ 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；
◆ 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）；
◆ 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；
◆ 关闭连接，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。
Java实现Web服务器功能的程序设计
编程思路
根据上述HTTP协议的会话过程，本实例中实现了GET请求的Web服务器程序的方法,方法如下：
通过创建ServerSocket 类对象，侦听用户指定的端口(为8080)，等待并接受客户机请求到端口。创建与Socket相关联的输入流和输出流，然后读取客户机的请求信息。若请求类型是GET，则从请求信息中获取所访问的HTML 文件名；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。最后关闭与相应Web 浏览器连接的Socket。
用Java编写Web服务器httpServer.java文件的源代码如下：
//httpServer.java
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class httpServer{
public static void main(String args[]) {
int port;
ServerSocket server_socket;
//读取服务器端口号
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
}
catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
//监听服务器端口，等待连接请求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port " +
server_socket.getLocalPort());
//显示启动信息
while(true) {
Socket socket = server_socket.accept();
System.out.println("New connection accepted " +
socket.getInetAddress() +
":" + socket.getPort());
//创建分线程
try {
httpRequestHandler request =
new httpRequestHandler(socket);
Thread thread = new Thread(request);
//启动线程
thread.start();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}
catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
}
}
class httpRequestHandler implements Runnable
{
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 构造方法
public httpRequestHandler(Socket socket) throws Exception
{
this.socket = socket;
this.input = socket.getInputStream();
this.output = socket.getOutputStream();
this.br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
}
// 实现Runnable 接口的run()方法
public void run()
{
try {
processRequest();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
private void processRequest() throws Exception
{
while(true) {
//读取并显示Web 浏览器提交的请求信息
String headerLine = br.readLine();
System.out.println("The client request is "+headerLine);
if(headerLine.equals(CRLF) || headerLine.equals("")) break;
StringTokenizer s = new StringTokenizer(headerLine);
String temp = s.nextToken();
if(temp.equals("GET")) {
String fileName = s.nextToken();
fileName = "." + fileName ;
// 打开所请求的文件
FileInputStream fis = null ;
boolean fileExists = true ;
try
{
fis = new FileInputStream( fileName ) ;
}
catch ( FileNotFoundException e )
{
fileExists = false ;
}
// 完成回应消息
String serverLine = "Server: a simple java httpServer";
String statusLine = null;
String contentTypeLine = null;
String entityBody = null;
String contentLengthLine = "error";
if ( fileExists )
{
statusLine = "HTTP/1.0 200 OK" + CRLF ;
contentTypeLine = "Content-type: " +
contentType( fileName ) + CRLF ;
contentLengthLine = "Content-Length: "
+ (new Integer(fis.available())).toString()
+ CRLF;
}
else
{
statusLine = "HTTP/1.0 404 Not Found" + CRLF ;
contentTypeLine = "text/html" ;
entityBody = "<HTML>" +
"<HEAD><TITLE>404 Not Found</TITLE></HEAD>" +
"<BODY>404 Not Found"
+"<br>usage:http://yourHostName:port/"
+"fileName.html</BODY></HTML>" ;
}
// 发送到服务器信息
output.write(statusLine.getBytes());
output.write(serverLine.getBytes());
output.write(contentTypeLine.getBytes());
output.write(contentLengthLine.getBytes());
output.write(CRLF.getBytes());
// 发送信息内容
if (fileExists)
{
sendBytes(fis, output) ;
fis.close();
}
else
{
output.write(entityBody.getBytes());
}
}
}
//关闭套接字和流
try {
output.close();
br.close();
socket.close();
}
catch(Exception e) {}
}
private static void sendBytes(FileInputStream fis, OutputStream os)
throws Exception
{
// 创建一个 1K buffer
byte[] buffer = new byte[1024] ;
int bytes = 0 ;
// 将文件输出到套接字输出流中
while ((bytes = fis.read(buffer)) != -1 )
{
os.write(buffer, 0, bytes);
}
}
private static String contentType(String fileName)
{
if (fileName.endsWith(".htm") || fileName.endsWith(".html"))
{
return "text/html";
}
return "fileName";
}
}
编程技巧说明
◆ 主线程设计
主线程的设计就是在主线程httpServer 类中实现了服务器端口的侦听，服务器接受一个客户端请求之后创建一个线程实例处理请求，代码如下：
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class httpServer{
public static void main(String args[]) {
port;
ServerSocket server_socket;
//读取服务器端口号
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
}
catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
//监听服务器端口，等待连接请求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port "
+server_socket.getLocalPort());
..........
..........
◆ 连接处理分线程设计
在分线程httpRequestHandler 类中实现了HTTP 协议的处理，这个类实现了Runnable 接口，代码如下：
class httpRequestHandler implements Runnable
{
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 构造方法
public httpRequestHandler(Socket socket) throws Exception
{
this.socket = socket;
//得到输入输出流
this.input = socket.getInputStream();
this.output = socket.getOutputStream();
this.br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
}
// 实现Runnable 接口的run()方法
public void run()
{
try {
processRequest();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
◆ 构建processRequest()方法来处理信息的接收和发送
作为实现Runnable 接口的主要内容，在run()方法中调用processRequest()方法来处理客户请求内容的接收和服务器返回信息的发送，代码如下：
private void processRequest() throws Exception
{
while(true) {
//读取并显示Web 浏览器提交的请求信息
String headerLine = br.readLine();
System.out.println("The client request is "+ headerLine);
if(headerLine.equals(CRLF) || headerLine.equals("")) break;
//根据请求字符串中的空格拆分客户请求
StringTokenizer s = new StringTokenizer(headerLine);
String temp = s.nextToken();
if(temp.equals("GET")) {
String fileName = s.nextToken();
fileName = "." + fileName ;
.............
.............
在processRequest()方法中得到客户端请求后，利用一个StringTokenizer 类完成了字符串的拆分，这个类可以实现根据字符串中指定的分隔符(缺省为空格)将字符串拆分成为字串的功能。利用nextToken()方法依次得到这些字串；sendBytes()方法完成信息内容的发送，contentType()方法用于判断文件的类型。
显示Web页面
显示 Web 页面的index.html 文件代码如下：
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn">
<meta name="GENERATOR" content="Microsoft FrontPage 5.0">
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<title>Java Web 服务器</title>
</head>
<body>
<p>********* <font color="#FF0000">欢迎你的到来！</font>*********</p>
<p>这是一个用 Java 语言实现的 Web 服务器</p>
<hr>
</body>
</html>
运行实例
为了测试上述程序的正确性，将编译后的httpServer.class、httpRequestHandler.class和上面的index.html文件置于网络的某台主机的同一目录中。
首先运行服务器程序 java httpServer 8080，服务器程序运行后显示端口信息httpServer runing on port 8080， 然后在浏览器的地址栏中输入http://localhost:8080/index.html，就可以正确显示网页，同时在显示httpServer runing on port 8080 窗口中服务器会出现一些信息。
超文本传输协议（HTTP）是位于TCP/IP 协议的应用层，是最广为人知的协议，也是互连网中最核心的协议之一，同样，HTTP 也是基于 C/S 或 B/S 模型实现的。事实上，我们使用的浏览器如Netscape 或IE 是实现HTTP 协议中的客户端，而一些常用的Web 服务器软件如Apache、IIS 和iPlanet Web Server 等是实现HTTP 协议中的服务器端。Web 页由服务端资源定位，传输到浏览器，经过浏览器的解释后，被客户所看到。
Web 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。
一个完整的HTTP协议会话过程包括四个步骤：
◆ 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；
◆ 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）；
◆ 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；
◆ 关闭连接，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。
Java实现Web服务器功能的程序设计
编程思路
根据上述HTTP协议的会话过程，本实例中实现了GET请求的Web服务器程序的方法,方法如下：
通过创建ServerSocket 类对象，侦听用户指定的端口(为8080)，等待并接受客户机请求到端口。创建与Socket相关联的输入流和输出流，然后读取客户机的请求信息。若请求类型是GET，则从请求信息中获取所访问的HTML 文件名；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。最后关闭与相应Web 浏览器连接的Socket。
用Java编写Web服务器httpServer.java文件的源代码如下：
//httpServer.java
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class httpServer{
public static void main(String args[]) {
int port;
ServerSocket server_socket;
//读取服务器端口号
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
}
catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
//监听服务器端口，等待连接请求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port " +
server_socket.getLocalPort());
//显示启动信息
while(true) {
Socket socket = server_socket.accept();
System.out.println("New connection accepted " +
socket.getInetAddress() +
":" + socket.getPort());
//创建分线程
try {
httpRequestHandler request =
new httpRequestHandler(socket);
Thread thread = new Thread(request);
//启动线程
thread.start();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
}
catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
}
}
class httpRequestHandler implements Runnable
{
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 构造方法
public httpRequestHandler(Socket socket) throws Exception
{
this.socket = socket;
this.input = socket.getInputStream();
this.output = socket.getOutputStream();
this.br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
}
// 实现Runnable 接口的run()方法
public void run()
{
try {
processRequest();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
private void processRequest() throws Exception
{
while(true) {
//读取并显示Web 浏览器提交的请求信息
String headerLine = br.readLine();
System.out.println("The client request is "+headerLine);
if(headerLine.equals(CRLF) || headerLine.equals("")) break;
StringTokenizer s = new StringTokenizer(headerLine);
String temp = s.nextToken();
if(temp.equals("GET")) {
String fileName = s.nextToken();
fileName = "." + fileName ;
// 打开所请求的文件
FileInputStream fis = null ;
boolean fileExists = true ;
try
{
fis = new FileInputStream( fileName ) ;
}
catch ( FileNotFoundException e )
{
fileExists = false ;
}
// 完成回应消息
String serverLine = "Server: a simple java httpServer";
String statusLine = null;
String contentTypeLine = null;
String entityBody = null;
String contentLengthLine = "error";
if ( fileExists )
{
statusLine = "HTTP/1.0 200 OK" + CRLF ;
contentTypeLine = "Content-type: " +
contentType( fileName ) + CRLF ;
contentLengthLine = "Content-Length: "
+ (new Integer(fis.available())).toString()
+ CRLF;
}
else
{
statusLine = "HTTP/1.0 404 Not Found" + CRLF ;
contentTypeLine = "text/html" ;
entityBody = "<HTML>" +
"<HEAD><TITLE>404 Not Found</TITLE></HEAD>" +
"<BODY>404 Not Found"
+"<br>usage:http://yourHostName:port/"
+"fileName.html</BODY></HTML>" ;
}
// 发送到服务器信息
output.write(statusLine.getBytes());
output.write(serverLine.getBytes());
output.write(contentTypeLine.getBytes());
output.write(contentLengthLine.getBytes());
output.write(CRLF.getBytes());
// 发送信息内容
if (fileExists)
{
sendBytes(fis, output) ;
fis.close();
}
else
{
output.write(entityBody.getBytes());
}
}
}
//关闭套接字和流
try {
output.close();
br.close();
socket.close();
}
catch(Exception e) {}
}
private static void sendBytes(FileInputStream fis, OutputStream os)
throws Exception
{
// 创建一个 1K buffer
byte[] buffer = new byte[1024] ;
int bytes = 0 ;
// 将文件输出到套接字输出流中
while ((bytes = fis.read(buffer)) != -1 )
{
os.write(buffer, 0, bytes);
}
}
private static String contentType(String fileName)
{
if (fileName.endsWith(".htm") || fileName.endsWith(".html"))
{
return "text/html";
}
return "fileName";
}
}
编程技巧说明
◆ 主线程设计
主线程的设计就是在主线程httpServer 类中实现了服务器端口的侦听，服务器接受一个客户端请求之后创建一个线程实例处理请求，代码如下：
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.lang.*;
public class httpServer{
public static void main(String args[]) {
port;
ServerSocket server_socket;
//读取服务器端口号
try {
port = Integer.parseInt(args[0]);
}
catch (Exception e) {
port = 8080;
}
try {
//监听服务器端口，等待连接请求
server_socket = new ServerSocket(port);
System.out.println("httpServer running on port "
+server_socket.getLocalPort());
..........
..........
◆ 连接处理分线程设计
在分线程httpRequestHandler 类中实现了HTTP 协议的处理，这个类实现了Runnable 接口，代码如下：
class httpRequestHandler implements Runnable
{
final static String CRLF = "\r\n";
Socket socket;
InputStream input;
OutputStream output;
BufferedReader br;
// 构造方法
public httpRequestHandler(Socket socket) throws Exception
{
this.socket = socket;
//得到输入输出流
this.input = socket.getInputStream();
this.output = socket.getOutputStream();
this.br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
}
// 实现Runnable 接口的run()方法
public void run()
{
try {
processRequest();
}
catch(Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
◆ 构建processRequest()方法来处理信息的接收和发送
作为实现Runnable 接口的主要内容，在run()方法中调用processRequest()方法来处理客户请求内容的接收和服务器返回信息的发送，代码如下：
private void processRequest() throws Exception
{
while(true) {
//读取并显示Web 浏览器提交的请求信息
String headerLine = br.readLine();
System.out.println("The client request is "+ headerLine);
if(headerLine.equals(CRLF) || headerLine.equals("")) break;
//根据请求字符串中的空格拆分客户请求
StringTokenizer s = new StringTokenizer(headerLine);
String temp = s.nextToken();
if(temp.equals("GET")) {
String fileName = s.nextToken();
fileName = "." + fileName ;
.............
.............
在processRequest()方法中得到客户端请求后，利用一个StringTokenizer 类完成了字符串的拆分，这个类可以实现根据字符串中指定的分隔符(缺省为空格)将字符串拆分成为字串的功能。利用nextToken()方法依次得到这些字串；sendBytes()方法完成信息内容的发送，contentType()方法用于判断文件的类型。
显示Web页面
显示 Web 页面的index.html 文件代码如下：
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn">
<meta name="GENERATOR" content="Microsoft FrontPage 5.0">
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<title>Java Web 服务器</title>
</head>
<body>
<p>********* <font color="#FF0000">欢迎你的到来！</font>*********</p>
<p>这是一个用 Java 语言实现的 Web 服务器</p>
<hr>
</body>
</html>
运行实例
为了测试上述程序的正确性，将编译后的httpServer.class、httpRequestHandler.class和上面的index.html文件置于网络的某台主机的同一目录中。
首先运行服务器程序 java httpServer 8080，服务器程序运行后显示端口信息httpServer runing on port 8080， 然后在浏览器的地址栏中输入http://localhost:8080/index.html，就可以正确显示网页，同时在显示httpServer runing on port 8080 窗口中服务器会出现一些信息。
