web后台服务器是如何工作的

近期准备session，希望能跟大家轻松地分享一些东西，一些常见的场景。比如：web后台服务器到底是如何工作的。

上网过程对于普通人：首先，他需要一台电脑，然后，他的电脑可以接入网络，最后，他可以打开浏览器键入自己想要浏览的网址，然后就可以上网了。但是对于计算机来讲，是一个比较复杂的过程，里面包含了信息如何保存，信息如何传递以及信息如何展示的过程。所以，针对整个上网过程，我们从前到后，分析一下其中包含的各种技术细节，可能不全，目的是抛砖引玉，希望大家在简单的流程当中学习更多的东西分享出来，一些基础知识则当做复习。之前buddy王老吉讲过浏览器的工作方式，所以本文内容不包含浏览器的工作方式，重点在于各种后台服务以及通信层面的分析。

前面说到，用户浏览器中键入网址便浏览网页信息，这个网址实际上就是URL，英文全称是Uniform Resource Locator——统一资源定位符。

完整的、带有授权部分的普通统一资源标志符语法看上去如下：

协议://用户名:密码@子域名.域名.顶级域名:端口号/目录/文件名.文件后缀?参数=值

协议部分可以是http，https，ftp等协议类型。

前面提到，互联网上的每个文件都有一个唯一的URL，那么，到底是如何确认的。前面提到了协议，协议是什么？比如大家写信时都需要写邮编、地址和姓名，便可以通过这种方式将信邮寄到世界上唯一的那个人手里，填写的邮编，地址和姓名就是一种协议。协议的价值在于世界上所有的浏览器和后台服务器都需要遵循http这些协议，才能正常进行信息的传递。

计算机通信跟人的通信是类似的，也是遵循各种协议的，不同的协议承载着不同的功能。通常，浏览器上网使用的是http或者https协议，从网络分层的角度来讲，这些协议属于应用层协议，建立在传输层之上。传输层跑是什么协议呢？相信大家都非常熟悉，传输层跑的是TCP和UDP协议，再往下就是网络层，网络层上面跑的是IP数据报。每层的功能各不相同，每层的协议也不同，但是一般来讲，越往下层，协议会越少，这样才能化繁为简，从而支持不同的上层协议。传输层协议一般是由操作系统层面支持的，同时还需要跟网络层进行交互（对于物理机来说就是网卡），所以针对我们操作系统之上的程序员来讲，新创造的协议都是应用层协议，因为我们的通信都是在传输层（TCP和UDP）基础之上构建的。

http是应用层协议，也就是说，在界面敲下网址那一刻，实际上浏览器向服务器发送了http协议格式的消息，也叫做http请求。http协议是构建在tcp协议之上的，而tcp是可靠的协议，所以http协议无需考虑可靠性，只管传输就可以了。

http协议比较简单，如下所示：

那么浏览器又是如何组织http请求，并且将信息发送的相应服务器的呢？例如： http://www.baidu.com

我们键入的仅仅是服务器域名，但是实际上在网络中我们通信是通过套接字来进行通信的。套接字=IP + 端口，在网络中，IP的作用是用来在网络层进行路由寻址，寻找唯一的主机；端口的作用是用来在这个主机中寻找唯一的进程。总体来说，套接字可以用来在网络中确定唯一主机的唯一进程，所以通过套接字我们可以进行通信。

但是问题是上网通过域名来访问，那么是如何通过域名来确认唯一主机的唯一后台web服务器进程的呢？做一个假设，如果我们可以在互联中提供一个确定的服务，这个服务里面装有域名到套接字的映射，上网的人通过这个服务获取对应域名的套接字，那么这个问题不就解决了。而实际上，DNS服务原理简单来说就是刚才假设的方法，服务商通过提供公共的DNS服务，大家上网时便可以查询到相应域名对应的套接字，通过这个套接字便可以访问确定的服务器了。真正的DNS服务其实更为复杂，分为迭代式查询和递归式查询，两种方式各有优劣，同时，为了性能，DNS服务通常也配有不同级别的缓存，关于DNS的具体实现有兴趣的可以自行查询资料学习。

总结一下，上网时浏览器实际上做了两件事，第一，通过浏览器内置的DNS客户端，向DNS服务器发送请求，获取域名对应套接字；第二，使用套接字发送http请求，获取数据，然后在浏览器端呈现。

另外，DNS服务也需要遵循某种协议才能通信，其协议为DNS协议，其服务固定为53端口，属于应用层协议。DNS英文为DomainNameSystem。其实DNS服务跟电话簿的工作方式一样，因为你没法记得每个人的电话号码，但是很容易记住每个人的名字。

上网前，我们的计算机里面什么都没有，为何键入网址后能在界面显示出各种各样的数据？实际上，数据都来自于后台服务器，所有的数据当然也都存储在后台服务器，浏览器仅仅请求数据。前面讲了，请求数据时，使用套接字加上http请求来获取数据，后台则必定要提供相应的套接字，接收信息，解析http请求，才能正常的返回客户端需要的数据。所以，后台服务器做的工作，第一，绑定套接字，通过该套接字向外提供http服务；第二，解析http请求，根据请求返回响应。

理论上讲，我们可以实现自己的http服务，并且解析不同的http请求，返回响应。但是，作为开发者来讲，重复造轮子是不推荐的，市面上有多种现成框架供我们选择。对于java开发者来讲，就有tomcat或者jetty，其他语言理论上也有类似的框架。tomcat和jetty帮我们做了什么呢？实际上最主要的功能还就是接受http请求，针对不同的请求返回响应，当然，他们也提供了更多的高级特性，比如遵循servlet规范，使人们更高效的开发web应用。

总结一下，上网的实际流程在程序员的角度来看，首先需要通过DNS服务解析域名，获取该域名所在web服务器应用程序的套接字，然后浏览器组装符合http协议的请求，通过套接字发送给web服务器，web服务器解析请求，根据解析结果将需要返回的内容组装符合http协议的响应，浏览器接到响应后，根据http协议解析响应，获取数据，将数据展示在浏览器上。

包含的知识点：DNS协议，HTTP协议，计算机网络知识，后台服务器实现（tomcat/jetty等）。

后端服务器返回给安卓应用程序的数据格式通常是XML格式、JSON格式、Google的协议缓冲区。后端服务器返回给安卓应用程序的数据格式通常必须访问驻留在Internet上的数据，并且Internet数据可以以几种不同的格式进行结构化，在Android应用程序中使用三种数据格式：XML格式、JSON格式、Google的协议缓冲区。

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