一個簡易的靜態網頁伺服器
前言
上一篇隨筆 【雜談】一個回車下去，瀏覽器做了什麼？ 講了瀏覽器的處理，這裡再用一個例子講解一下，也不算講解，算是梳理一下服務端處理瀏覽器請求的過程。當然實際過程要比這複雜多了。下文的例子，其實就是《How Tomcat Works》這本書的第一個例子，感興趣的可以去看這本書。不過書上的例子有問題，我下文中會提到。
注：此專案不需要用tomcat，純Java底層程式碼寫就可以了。
概述
程式有三個類HttpServer，Request，Response。
HttpServer => 負責監聽socket連線，建立Request、Response物件
Request => 用於獲取請求資訊的URI（利用Socket的InputStream），這裡URI就是靜態網頁檔案的相對路徑
Response => 用於傳送響應資料報（利用Request獲取請求資訊，利用OutputStream寫出資料）
程式包圖：
完整程式碼
由於貼完整程式碼都會使篇幅略顯過長，所以下面都摺疊起來了，看客可以逐個展開檢視。
HttpServer.java
package com.wze.ex01.pyrmont;
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";
private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";
private boolean shutdown = false;
public static void main(String[] args) {
System.out.println(WEB_ROOT);
HttpServer server = new HttpServer();
server.await();
}
public void await() {
ServerSocket serverSocket = null;
int port = 8080;
try {
//之所以要繫結監聽的IP地址，是因為一個電腦可能有多個網絡卡
serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1"));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
//如果繫結失敗，那麼這個程式也就沒有執行下去的必要了。
System.exit(1);
}
while(!shutdown) {
Socket socket = null;
InputStream input= null;
OutputStream output = null;
try {
//接收一個請求，處理完畢後關閉連線
socket = serverSocket.accept();
input = socket.getInputStream();
output = socket.getOutputStream();
Request request = new Request(input);
request.parse();
Response response = new Response(output);
response.setRequest(request);
response.sendStaticResource();
socket.close();
shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
continue;
}
}
}
}
View Code
Request.java
package com.wze.ex01.pyrmont;
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() {
//之所以是大小是2048，是因為請求行的大小一般就是2048
StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
int i;
byte[] buffer = new byte[2048];
try {
i = input.read(buffer); //讀入資料到buffer，並返回請求行的實際長度
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
i = -1;
}
for(int j = 0; j < i; j++) {
request.append((char)buffer[j]);
}
System.out.println(request.toString());
uri = parseUri(request.toString()); //從請求行中把uri取出來
System.out.println(uri);
}
/**
* 獲取請求行中的uri
*
* 請求行格式：Method URI Version
* 用空格做分隔符
* @param requestString
* @return
*/
private String parseUri(String requestString) {
int index1, index2;
index1 = requestString.indexOf(' ');
if(index1 != -1) {
index2 = requestString.indexOf(' ', index1+1);
System.out.println(index1 + " " + index2);
if(index2 > index1)
return requestString.substring(index1 + 1, index2);
}
return null;
}
public String getUri() {
return uri;
}
}
View Code
Response.java
package com.wze.ex01.pyrmont;
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 {
//獲取使用者請求檔案的實際路徑
File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT + request.getUri());
System.out.println(file);
if(file.exists()) { //如果檔案存在，則讀取到緩衝陣列，再利用socket的outputstream寫出資料
long contentLength = file.length();
String successMessage = "HTTP/1.1 200 success\r\n" +
"Content-Type:text/html\r\n" +
"Content-Length:"+contentLength +"\r\n" +
"\r\n";
output.write(successMessage.getBytes());
fis = new FileInputStream(file);
//每次最多讀寫1024位元組，直到全部讀完
int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
System.out.println(ch);
while(ch != -1) {
output.write(bytes, 0, ch);
ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
}
} else {
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) {
System.out.println(e.toString());
} finally {
if(fis != null)
fis.close();
}
}
}
View Code
執行效果
執行HttpServer的主方法，然後在瀏覽器位址列鍵入localhost:8080/index.html，你就可以在瀏覽器看見網頁內容了。到這一步就相當於實現了一個apache伺服器。
注意：index.html是你自己建立的，你隨便寫點內容。我是隻在body裡面寫了hello。
程式碼解析
Request物件中緩衝大小為什麼是2048？
因為大多數瀏覽器請求行最大長度就是2048位元組，所以讀取2048位元組，裡面必然完全包含了請求行的資料。這也是parameter傳參長度限制的原因，因為parameter在URI中，而URI又是組成請求行的元素之一。
注：HTTP請求報文的請求行由三部分組成，請求方法，URI，協議版本，且這三個引數用空格隔開。
前面說的例子有問題在哪裡？
上面的例子是正常的，不過書本里面少了一部分，那就是響應頭的編寫，如果沒有傳送響應頭給瀏覽器，它無法識別傳送給它的資料是什麼。
Content-Length在上文中起什麼作用？
細心的朋友會發現，我在響應頭中添加了Content-Length的頭資訊，指明瞭檔案的長度，也就是位元組數。有了這個頭資訊，瀏覽器就可以知道什麼時候資料接收完成。這跟瀏覽器的載入提示有關。
怎麼讓別人也能訪問到這個網頁？
如果你的電腦有公網IP的話，那你要做的只是把程式跑起來掛著，然後開放埠。開放埠是什麼意思？預設情況下，防火牆會為了安全，其他電腦是不能隨便訪問本機的埠（例外，80埠是預設開啟的）。開啟的方法就是進入防火牆設定進站規則，開放8080埠。
感悟
其實涉及到網路通訊，底層傳遞的就是一堆位元組，而" 協議 "從一個角度來說，其實就是雙方共同遵守的資料格式，它指明從哪裡到哪裡的位元組資料表示的是什麼，應用程式根據這些進行處理。想來，其實這些東西在上《計算機網路》的時候都講到了，只是當時沒有現在這種感覺吧。