如何用Java实现Web服务器

如何用Java实现Web服务器 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“200 OK”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（String args[]） {

int i=1， PORT=8080；

ServerSocket server=null；

Socket client=null；

try {

server=new ServerSocket（PORT）；

System.out.println（"Web Server is listening on port "+server.getLocalPort（））；

for （；；） {client=server.accept（）； //接受客户机的连接请求

new ConnectionThread（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 extends Thread {

Socket client； //连接Web浏览器的socket字

int counter； //计数器

public ConnectionThread（Socket cl，int c） {

client=cl；

counter=c；

}

public void run（） //线程体

{try {

String destIP=client.getInetAddress（）。toString（）； //客户机IP地址

int destport=client.getPort（）； //客户机端口号

System.out.println（"Connection "+counter+"：connected to "+destIP+" on port "+destport+"."）；

PrintStream outstream=new PrintStream（client.getOutputStream（））；

DataInputStream instream=new DataInputStream（client.getInputStream（））；

String inline=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

String filename=getfilename（inline）；

File file=new File（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/1.0 200 OK"）；

outstream.println（"MIME_version：1.0"）；

outstream.println（"Content_Type：text/html"）；

int len=（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

String notfound="

Error 404-file not found

"；

outstream.println（"HTTP/1.0 404 no found"）；

outstream.println（"Content_Type：text/html"）；

outstream.println（"Content_Length："+notfound.length（）+2）；

outstream.println（""）；

outstream.println（notfound）；

outstream.flush（）；

}

http://java.chinaitlab.com/advance/519981.html

15.3 服务多个客户

JabberServer可以正常工作，但每次只能为一个客户程序提供服务。在典型的服务器中，我们希望同时能处理多个客户的请求。解决这个问题的关键就是多线程处理机制。而对于那些本身不支持多线程的语言，达到这个要求无疑是异常困难的。通过第14章的学习，大家已经知道Java已对多线程的处理进行了尽可能的简化。由于Java的线程处理方式非常直接，所以让服务器控制多名客户并不是件难事。

最基本的方法是在服务器（程序）里创建单个ServerSocket，并调用accept()来等候一个新连接。一旦accept()返回，我们就取得结果获得的Socket，并用它新建一个线程，令其只为那个特定的客户服务。然后再调用accept()，等候下一次新的连接请求。

对于下面这段服务器代码，大家可发现它与JabberServer.java例子非常相似，只是为一个特定的客户提供服务的所有操作都已移入一个独立的线程类中：

//: MultiJabberServer.java

// A server that uses multithreading to handle

// any number of clients.

import java.io.*

import java.net.*

class ServeOneJabber extends Thread {

private Socket socket

private BufferedReader in

private PrintWriter out

public ServeOneJabber(Socket s)

throws IOException {

socket = s

in =

new BufferedReader(

new InputStreamReader(

socket.getInputStream()))

// Enable auto-flush:

out =

new PrintWriter(

new BufferedWriter(

new OutputStreamWriter(

socket.getOutputStream())), true)

// If any of the above calls throw an

// exception, the caller is responsible for

// closing the socket. Otherwise the thread

// will close it.

start()// Calls run()

}

public void run() {

try {

while (true) {

String str = in.readLine()

if (str.equals("END")) break

System.out.println("Echoing: " + str)

out.println(str)

}

System.out.println("closing...")

} catch (IOException e) {

} finally {

try {

socket.close()

} catch(IOException e) {}

}

}

}

public class MultiJabberServer {

static final int PORT = 8080

public static void main(String[] args)

throws IOException {

ServerSocket s = new ServerSocket(PORT)

System.out.println("Server Started")

try {

while(true) {

// Blocks until a connection occurs:

Socket socket = s.accept()

try {

new ServeOneJabber(socket)

} catch(IOException e) {

// If it fails, close the socket,

// otherwise the thread will close it:

socket.close()

}

}

} finally {

s.close()

}

}

} ///:~

每次有新客户请求建立一个连接时，ServeOneJabber线程都会取得由accept()在main()中生成的Socket对象。然后和往常一样，它创建一个BufferedReader，并用Socket自动刷新PrintWriter对象。最后，它调用Thread的特殊方法start()，令其进行线程的初始化，然后调用run()。这里采取的操作与前例是一样的：从套扫字读入某些东西，然后把它原样反馈回去，直到遇到一个特殊的"END"结束标志为止。

同样地，套接字的清除必须进行谨慎的设计。就目前这种情况来说，套接字是在ServeOneJabber外部创建的，所以清除工作可以“共享”。若ServeOneJabber构建器失败，那么只需向调用者“掷”出一个违例即可，然后由调用者负责线程的清除。但假如构建器成功，那么必须由ServeOneJabber对象负责线程的清除，这是在它的run()里进行的。

请注意MultiJabberServer有多么简单。和以前一样，我们创建一个ServerSocket，并调用accept()允许一个新连接的建立。但这一次，accept()的返回值（一个套接字）将传递给用于ServeOneJabber的构建器，由它创建一个新线程，并对那个连接进行控制。连接中断后，线程便可简单地消失。

如果ServerSocket创建失败，则再一次通过main()掷出违例。如果成功，则位于外层的try-finally代码块可以担保正确的清除。位于内层的try-catch块只负责防范ServeOneJabber构建器的失败；若构建器成功，则ServeOneJabber线程会将对应的套接字关掉。

为了证实服务器代码确实能为多名客户提供服务，下面这个程序将创建许多客户（使用线程），并同相同的服务器建立连接。每个线程的“存在时间”都是有限的。一旦到期，就留出空间以便创建一个新线程。允许创建的线程的最大数量是由final int maxthreads决定的。大家会注意到这个值非常关键，因为假如把它设得很大，线程便有可能耗尽资源，并产生不可预知的程序错误。

//: MultiJabberClient.java

// Client that tests the MultiJabberServer

// by starting up multiple clients.

import java.net.*

import java.io.*

class JabberClientThread extends Thread {

private Socket socket

private BufferedReader in

private PrintWriter out

private static int counter = 0

private int id = counter++

private static int threadcount = 0

public static int threadCount() {

return threadcount

}

public JabberClientThread(InetAddress addr) {

System.out.println("Making client " + id)

threadcount++

try {

socket =

new Socket(addr, MultiJabberServer.PORT)

} catch(IOException e) {

// If the creation of the socket fails,

// nothing needs to be cleaned up.

}

try {

in =

new BufferedReader(

new InputStreamReader(

socket.getInputStream()))

// Enable auto-flush:

out =

new PrintWriter(

new BufferedWriter(

new OutputStreamWriter(

socket.getOutputStream())), true)

start()

} catch(IOException e) {

// The socket should be closed on any

// failures other than the socket

// constructor:

try {

socket.close()

} catch(IOException e2) {}

}

// Otherwise the socket will be closed by

// the run() method of the thread.

}

public void run() {

try {

for(int i = 0i <25i++) {

out.println("Client " + id + ": " + i)

String str = in.readLine()

System.out.println(str)

}

out.println("END")

} catch(IOException e) {

} finally {

// Always close it:

try {

socket.close()

} catch(IOException e) {}

threadcount--// Ending this thread

}

}

}

public class MultiJabberClient {

static final int MAX_THREADS = 40

public static void main(String[] args)

throws IOException, InterruptedException {

InetAddress addr =

InetAddress.getByName(null)

while(true) {

if(JabberClientThread.threadCount()

<MAX_THREADS)

new JabberClientThread(addr)

Thread.currentThread().sleep(100)

}

}

} ///:~

JabberClientThread构建器获取一个InetAddress，并用它打开一个套接字。大家可能已看出了这样的一个套路：Socket肯定用于创建某种Reader以及／或者Writer（或者InputStream和／或OutputStream）对象，这是运用Socket的唯一方式（当然，我们可考虑编写一、两个类，令其自动完成这些操作，避免大量重复的代码编写工作）。同样地，start()执行线程的初始化，并调用run()。在这里，消息发送给服务器，而来自服务器的信息则在屏幕上回显出来。然而，线程的“存在时间”是有限的，最终都会结束。注意在套接字创建好以后，但在构建器完成之前，假若构建器失败，套接字会被清除。否则，为套接字调用close()的责任便落到了run()方法的头上。

threadcount跟踪计算目前存在的JabberClientThread对象的数量。它将作为构建器的一部分增值，并在run()退出时减值（run()退出意味着线程中止）。在MultiJabberClient.main()中，大家可以看到线程的数量会得到检查。若数量太多，则多余的暂时不创建。方法随后进入“休眠”状态。这样一来，一旦部分线程最后被中止，多作的那些线程就可以创建了。大家可试验一下逐渐增大MAX_THREADS，看看对于你使用的系统来说，建立多少线程（连接）才会使您的系统资源降低到危险程度。

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