UML软件工程组织
Java的网络编程：用Java实现Web服务器
作者：谷和启    本文选自：开放系统世界——赛迪网  2002年12月26日

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。


版权所有：UML软件工程组织