Tomcat學習筆記（一）一個簡單的Web伺服器

內容為《深入剖析Tomcat》第一章重點，以及自己的總結，如有描述不清的，可查看原書。

一、HTTP協定：

1、定義：用於伺服器與客戶端的通訊的協議，允許web伺服器和瀏覽器透過網際網路進行發送和接收資料。是一種請求和回應協議，使用可靠的TCP協議，TCP協議的連接埠為80，是一種面向連接的協定。

2、HTTP協定請求的三個組成部分：這三部分之間用回車換行符（CRLF）隔開

     請求部分：方法（GET/POST等7種，其他的很少用，書上有介紹）[空格，該部分內容以空格隔開] 統一資源標識符URI[空格，該部分內容以空格隔開] 協定/協定版本

     URL通常都是相對伺服器的根目錄，因此以「/」開頭。

     請求頭部：請求的頭部包含了關於用戶端環境和請求的主體內容的有用資訊。例如它可能包括瀏覽器設定的語言，主體內容的長度等等。每個頭部透過一個回車換行符(CRLF)來分隔的。

     請求主體內容：對於HTTP請求格式來說，頭部和主體內容之間有一個回車換行符(CRLF)是相當重要的。 CRLF告訴HTTP伺服器主體內容是在什麼地方開始的。在一些網路程式設計書籍中，CRLF也被認為是HTTP請求的第四部分。

3、 HTTP回應也包含三個部分： 

#· 方法—統一資源標識符(URI)—協定/版本

· 回應的頭部

· 主體內容

#二、伺服器與客戶端通訊

1、伺服器與客戶端通訊需要用到兩個部分：Socket（客戶端）和ServerSocket（伺服器端）

（1）ServerSocket（java.net.ServerSocket, 伺服器端套接字），要建立一個伺服器套接字，你需要使用ServerSocket類別提供的四個建構方法中的一個。你需要指定IP位址和伺服器套接字將要進行監聽的連接埠號碼。通常，IP位址將會是127.0.0.1，也就是說，伺服器套接字將會監聽本地機器。伺服器套接字正在監聽的IP位址稱為是綁定位址。伺服器套接字的另一個重要的屬性是backlog，這是伺服器套接字開始拒絕傳入的請求之前，傳入的連線請求的最大佇列長度，四種建構方法分別為：

          ServerSocket ss = new ServerSocket();//建立一個未綁定的ServerSocket

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port);//建立綁定至某連接埠的ServerSocket

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port, int log);//建立一個綁定至某個連接埠的ServerSocket，並且設定了最大佇列長度。

          ServerSocket ss = new ServerSocket(int port, int log, InetAddress address);//建立一個綁定到某個位址、某連接埠的ServerSocket，並且設定了最大佇列長度。

          對於第四個建構方法，綁定位址必須是InetAddress的一個實例，一種建構InetAddress物件的簡單的方法是呼叫它的靜態方法getByName，傳入一個包含主機名稱的字串，就像下面的代碼一樣。

               InetAddress.getByName("127.0.0.1");

      建立ServerSocket的常用方法：  

               new ServerSocket(8080, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));

      程式碼建構了一個監聽本機8080埠的ServletSocket，它的佇列長度為1. 

      伺服器建立後就保持等待狀態（TCP協議，可靠的傳輸協議，是同步協議，即沒有回應返回就一直等待）

（2）Socket（java.net.Socket類，客戶端套接字）：需要知道要存取的伺服器端的IP/主機名稱和連接埠號，即可向伺服器端發送請求。可用Socket的眾多構造方法中的一個來建立Socket         

     　　new Socket ("yahoo.com", 80);

     一旦你成功創建了一個Socket類別的實例，你可以使用它來傳送和接受位元組流。要傳送位元組流，你首先必須呼叫Socket類別的getOutputStream方法來取得一個java.io.OutputStream物件。要傳送文字到一個遠端應用，你經常要從傳回的OutputStream物件建構一個java.io.PrintWriter物件。要從連接的另一端接受位元組流，你可以呼叫Socket類別的getInputStream方法用來傳回一個java.io.InputStream物件。 

（3）伺服器端透過accept()方法接收客戶端的連接請求，並與客戶端建立連接，同時傳回一個Socket

          Socket s =  ss. accept();

（4）透過Socket可以獲得一個輸入流和一個輸出流, 輸入流用於讀取客戶端請求數據，輸出流用於向客戶端返回回應資訊。

例如：InputStream input =  s.getInputStream();

          OutputStream output = s.getOutputStream();

三、簡單的Web伺服器通訊範例（建議拷貝到MyEclipse來看並執行）

1、伺服器類別

package com.socket.httpservertest;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class HttpServer {
     public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";
     // shutdown command
     private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
     // the shutdown command received
     private boolean shutdown = false;
     public static void main(String[] args)
     {
           HttpServer server = new HttpServer();
           server.await();
           
     }
     public void await() {
     //   System.out.println(System.getProperty("user.dir"));
           ServerSocket serverSocket = null;
           int port = 8080;
           try {
                serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
           } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                System.exit(1);
           }
           while (!shutdown) {
                Socket socket = null;
                InputStream input = null;
                OutputStream output = null;
                try {
                     //接收了客户端发来的请求，否则一致是等待状态
                     socket = serverSocket.accept();
                     input = socket.getInputStream();
                     output = socket.getOutputStream();
                     // create Request object and parse
                     Request request = new Request(input);
                     request.parse(); //从请求中读取内容
                     // create Response object
                     Response response = new Response(output);
                     response.setRequest(request);
                     response.sendStaticResource();
                     // Close the socket
                     socket.close();
                     //check if the previous URI is a shutdown command
                     shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
                }catch (Exception e)
                {
                     e.printStackTrace ();
                     continue;
                }
           }
    }
}

2、請求類別

package com.socket.httpservertest;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
public class Request {
     private InputStream input;
     private String uri;
     public Request(InputStream input)
     {
           this.input = input;
     }
     
     public void parse() {
           // Read a set of characters from the socket
           StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
           int i;
           byte[] buffer = new byte[2048];
           try {
                i = input.read(buffer); //将从输入流取2048长度的内容存到buffer字节数组中，如果内容不到2048，数组其他空间剩余空着
           } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                i = -1;
           }
           
           for (int j=0; j<i; j++)
           {
                request.append((char) buffer[j]);
           }
           System.out.print(request.toString());
           uri = parseUri(request.toString());
     }
     
     private String parseUri(String requestString) {
           int index1, index2;
           index1 = requestString.indexOf(' ');
           /*
            * http请求行的结构:方法 统一资源标识符（URI） 协议/版本(它们之间以空格分隔)
            * 例如：POST //examples/default.jsp HTTP/1.1
            */
           if (index1 != -1) {// index1 == -1表示没找到
                     index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1);//从index+1位置开始寻找‘ ’
                     if (index2 > index1)
                     return requestString.substring(index1 + 1, index2);
                }
           return null;
     }
     
     public String getUri()
     {
           return uri;
     }
}

3、回應類別

package com.socket.httpservertest;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
public class Response {
     private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
     Request request;
     OutputStream output;
     public Response(OutputStream output) {
           this.output = output;
     }
     public void setRequest(Request request) {
           this.request = request;
     }
     
     public void sendStaticResource() throws IOException {
           byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE];
           FileInputStream fis = null;
           try {
                File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri());
                if (file.exists()) {
                     fis = new FileInputStream(file);
                     int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
                     while (ch!=-1) { //ch==-1表示读到末尾了
                           output.write(bytes, 0, ch); //写出到浏览器
                           ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);//再读会接上一次读的位置往下读，如果读到末尾就会返回-1，终止输出
                     }
                } else {
                     // file not found
                     String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" + "Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" + "<h1>File Not Found</h1>";
                     output.write(errorMessage.getBytes());
                }
           }catch (Exception e) {
                // thrown if cannot instantiate a File object
                System.out.println(e.toString() );
           } finally {
                if (fis!=null)
                     fis.close();
           }
     }
}

4、範例程式碼功能描述：瀏覽器輸入http請求，例如http://localhost:8080/MyHtml.html；伺服器接收請求後用輸入流讀取請求內容取得檔案位置，再用檔案輸入流讀取文件中的內容；最後給瀏覽器客戶端回傳回應，把html檔案中的內容顯示在瀏覽器上，如圖：

 

5、範例程式碼跨職能流程圖：

 

 

 

#

以上是Tomcat學習筆記（一）一個簡單的Web伺服器的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！