用Java实现Web服务器
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摘要：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协议的作用原理包括四个步骤：连接，请求，应答。根据上述HTTP协议的作用原理，本文实现了GET请求的Web服务器程序的方法，通过创建ServerSocket类对象，监听端口8080； 等待、接受客户机连接到端口8080； 创建与socket字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字。
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“200OK”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(Stringargs[]) {
int i=1, PORT=8080;
ServerSocket server=null;
Socket client=null;
try {
server=newServerSocket(PORT);
System.out.println("WebServer is listening on port "+server.getLocalPort());
for (;;) {
client=server.accept(); // 接受客户机的连接请求
newConnectionThread(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 extendsThread {
Socket client; // 连接Web浏览器的socket字
int counter; // 计数器
public ConnectionThread(Socketcl,int c) {
client=cl;
counter=c;
}
public void run() // 线程体
{
try {
StringdestIP=client.getInetAddress().toString(); // 客户机IP地址
intdestport=client.getPort(); // 客户机端口号
System.out.println("Connection"+counter+":connected to "+destIP+" on port"+destport+".");
PrintStream outstream=newPrintStream(client.getOutputStream());
DataInputStream instream=newDataInputStream(client.getInputStream());
Stringinline=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
Stringfilename=getfilename(inline);
File file=newFile(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/1.0200 OK");
outstream.println("MIME_version:1.0");
outstream.println("Content_Type:text/html");
intlen=(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
Stringnotfound="<html><head><title>NotFound</title></head>
<body><h1>Error404-file not found</h1></body></html>";
outstream.println("HTTP/1.0404 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) {
Stringf=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(PrintStreamouts,File file) {
try {
DataInputStream in=newDataInputStream(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("Errorretrieving 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>
<METAHTTP-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