HTTP學習與Web伺服器程式設計
這次的主題是查詢HTTP協議的相關資料，基於此編寫一個簡單的Web伺服器。
需要完成的幾大主要的要求有：
1）編寫一個簡單的Web伺服器；
2）實現的伺服器應能與標準的瀏覽器進行簡單的互動；
3）記錄瀏覽器與服務的互動過程；
4）利用HTML語言編寫網頁瀏覽器可通過編寫的Web伺服器正常訪問該網頁；
5）支援多使用者併發訪問；
6）擴充套件編寫的簡單Web伺服器，使瀏覽器能夠瀏覽Web上儲存的影象
一．瞭解http協議（參考百度百科）
HTTP是一個客戶端和伺服器端請求和應答的標準（TCP）。客戶端是終端使用者，伺服器端是網站。通過使用Web瀏覽器、網路爬蟲或者其它的工具，客戶端發起一個到伺服器上指定埠（預設埠為80）的HTTP請求。（我們稱這個客戶端）叫使用者代理，應答的伺服器上儲存著（一些）資源，比如HTML檔案和影象；（我們稱）這個應答伺服器為源伺服器。“客戶”與“伺服器”是一個相對的概念，只存在於一個特定的連線期間，即在某個連線中的客戶在另一個連線中可能作為伺服器。基於HTTP協議的客戶/伺服器模式的資訊交換過程，它分四個過程：建立連線、傳送請求資訊、傳送響應資訊、關閉連線。
HTTP協議是基於請求/響應正規化的。一個客戶機與伺服器建立連線後，傳送一個請求給伺服器，請求方式的格式為，統一資源識別符號、協議版本號，後邊是MIME資訊包括請求修飾符、客戶機資訊和可能的內容。伺服器接到請求後，給予相應的響應資訊，其格式為一個狀態行包括資訊的協議版本號、一個成功或錯誤的程式碼，後邊是MIME資訊包括伺服器資訊、實體資訊和可能的內容。
其實簡單說就是任何伺服器除了包括HTML檔案以外，還有一個HTTP駐留程式，用於響應使用者請求。你的瀏覽器是HTTP客戶，向伺服器傳送請求，當瀏覽器中輸入了一個開始檔案或點選了一個超級連結時，瀏覽器就向伺服器傳送了HTTP請求，此請求被送往由IP地址指定的URL。駐留程式接收到請求，在進行必要的操作後回送所要求的檔案。在這一過程中，在網路上傳送和接收的資料已經被分成一個或多個數據包，每個資料包包括：要傳送的資料；控制資訊，即告訴網路怎樣處理資料包。TCP/IP決定了每個資料包的格式。如果事先不告訴你，你可能不會知道資訊被分成用於傳輸和再重新組合起來的許多小塊。
HTTP報文由從客戶機到伺服器的請求和從伺服器到客戶機的響應構成。
請求報文格式為：請求行 － 通用資訊頭 － 請求頭 － 實體頭 － 報文主體。請求行以方法欄位開始，後面分別是 URL 欄位和 HTTP 協議版本欄位，並以 CRLF 結尾。SP 是分隔符。除了在最後的 CRLF 序列中 CF 和 LF 是必需的之外，其他都可以不要。有關通用資訊頭，請求頭和實體頭方面的具體內容可以參照相關檔案。
應答報文格式為：狀態行 － 通用資訊頭 － 響應頭 － 實體頭 － 報文主體。狀態碼元由3位數字組成，表示請求是否被理解或被滿足。原因分析是對原文的狀態碼作簡短的描述，狀態碼用來支援自動操作，而原因分析用來供使用者使用。客戶機無需用來檢查或顯示語法。有關通用資訊頭，響應頭和實體頭方面的具體內容可以參照相關檔案。
簡而言之，使用http就像我們打電話訂貨一樣，我們可以打電話給商家，告訴他我們需要什麼規格的商品，然後商家再告訴我們什麼商品有貨，什麼商品缺貨。這些，我們是通過電話線用電話聯絡（HTTP是通過TCP/IP），當然我們也可以通過傳真，只要商家那邊也有傳真。
二．建立簡單的web伺服器
我們將使用java語言，基於java.net.Socket和java.net.ServerSocket實現一個簡單的web伺服器。
首先我們來看一下整個程式的大致結構（使用的IDE為eclipse）：
有三個Java類，分別是伺服器類MyWebServer.java和需要在伺服器類裡呼叫的Request類和Responses類，分別用來處理接收到的http協議報文的解析工作和響應工作。在本工程目錄下建一個資料夾resource用來儲存所有的html檔案和圖片。
現在主要說說整個程式的思路：
1.建立一個ServerSocket物件；
2.呼叫ServerSocket物件的accept方法，等待連線，連線成功會返回一個Socket物件，否則一直阻塞等待；
3.從Socket物件中獲取InputStream和OutputStream位元組流，這兩個流分別對應request請求和response響應；
4.處理請求：讀取InputStream位元組流資訊，轉成字串形式，並解析
5.處理響應：根據解析出來的uri資訊，從WEB_ROOT目錄中尋找請求的資源資原始檔, 讀取資原始檔，並將其寫入到OutputStream位元組流中；
6.關閉Socket物件；
7.轉到步驟2，繼續等待連線請求；
（1）伺服器類
//MyWebServer.java
package homework3;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public 簡單的說一下這一塊：
先是定義了伺服器的埠port（8888）和基目錄webroot（resource），然後利用ServerSocket建立了一個本機上8888埠的伺服器。為了完成要求5）支援多使用者併發訪問，我們在這邊做了兩件事，首先用一個while迴圈不斷地監聽是否有對應本伺服器的請求，第二件事對於每一個請求訪問的ip地址，新建一個執行緒與其進行互動。所以while裡邊就是利用新建一個socket並且讓他WebServer.accept()去監聽別人的請求，沒聽到就阻塞在這裡一直監聽，聽到了new一個我們寫好的執行緒HttpConnectThread並且start它。
再來看看這個執行緒的run函式。首先利用socket的getInputStream()和getOutputStream()從Socket物件中獲取InputStream和OutputStream位元組流，這兩個流分別對應request請求和response響應。request處理請求主要工作為讀取InputStream位元組流資訊，轉成字串形式，並解析。Response處理響應會根據解析出來的資訊，從WEB_ROOT目錄中尋找請求的資原始檔,讀取資原始檔，並將其寫入到OutputStream位元組流中。需要說明的是這裡我使用if(request.parse(Client)==1)這句話是因為這裡出現的一個小bug，後邊我在說明request類再詳細說明。
（2）請求類
//request.java
package homework3;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
public class Request {
private InputStream input;
private String uri;
public Request(InputStream input){
this.input=input;
}
public int parse(Socket socket){
//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);
} catch (Exception 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());
if(request.toString().split("\n")[0].contains("html")||request.toString().split("\n")[0].contains("jpg")){
return 1;
}
else{
// 下面是由伺服器直接生成的主頁內容
// 1、首先向瀏覽器輸出響應頭資訊
PrintStream out;
try {
out = new PrintStream(socket.getOutputStream(), false, "GB2312");
out.println("HTTP/1.1 200\r");
out.println("Content_Type:text/html\r");
out.println("");//報文頭和資訊之間要空一行
// 2、輸出主頁資訊
out.println(
"<HTML><BODY>"
+ "<center>"
+ "<H1>HTTP協議測試伺服器"
+ "</H1>"
+ "<form method='get' action='http://127.0.0.1:8888/'>username:<input type='text' name='username'/>password:<input type='text' name='password'/><input type='submit' value='GET測試'/></form><br/>"
+ "<form method='post' enctype='text/plain' action='http://127.0.0.1:8888/'>username:<input type='text' name='username'/>password:<input type='text' name='password'/><input type='submit' value='POST測試'/></form><br/>"
+ "</center>您提交的資料如下:<pre>" + request.toString()
+ "</pre></BODY></HTML>");
out.flush();
out.close();
System.out.println("msg.toString() "+request.toString());
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
return 1;
}
public String parseUri(String requestString){
int index1,index2;
index1=requestString.indexOf(" ");
if(index1!=-1){
index2=requestString.indexOf(" ",index1+1);
if(index2>index1){
return requestString.substring(index1+1,index2);
}
}
return null;
}
public String getUri(){
return this.uri;
}
}這個程式我調了很久的bug，因為本來並沒有寫html檔案，而是像上邊程式中一樣直接通過printStream輸出流往socket的getOutputStream輸出html語句就可以出現對應的網頁，但是在顯示圖片的時候出現了坑爹的情況。首先使用絕對路徑的時候瀏覽器會報錯“Not allowed to load local resource”，究其原因是瀏覽器基於安全考慮不允許直接訪問。換成相對路徑吧，伺服器當前工作路徑下建一個resource放圖片，寫地址用/resource/xxx.jpg。好麼，圖片死活不出來，在瀏覽器按F12審查了半天也沒審查個所以然來，感覺就是傳過去的檔案type是text/html型別的而不是jpg型別的（但是最後改完可以顯示了我一看還是text/html型別），總之經歷了很久debug的絕望以後我換成了現在這種寫法，即要顯示圖片的話還是老老實實寫一個html頁面，如果是動態顯示記錄的瀏覽器與服務的互動過程（是的本程式你不知可以在console裡看，在瀏覽器也可以直接看），沒涉及圖片輸出，用我原來的想法。這就解釋了我為什麼要把require返回給伺服器的return分為1和0了，解析報文如果有請求圖片和html檔案，那麼返回1，呼叫response迴應對應檔案，否則返回0不呼叫response的內容，而是直接通過printStream輸出html語句動態顯示get和post過程中的報文協議。
（3）迴應請求類
//response.Java
package homework3;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
/**
* HTTP Response = Status-Line
* *(( general-header | response-header | entity-header ) CRLF)
* CRLF
* [message-body]
* Status-Line=Http-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF
*
*/
public class Response {
private static final int BUFFER_SIZE=1024*1024;
Request request;
OutputStream output;
public Response(OutputStream output){
this.output=output;
}
public void setRequest(Request request){
this.request=request;
}
public void sendStaticResource(Socket socket)throws IOException{
byte[] bytes=new byte[BUFFER_SIZE];
FileInputStream fis=null;
try {
File file=new File(MyWebServer.WEB_ROOT,request.getUri());
if(file.exists()){
fis=new FileInputStream(file);
int ch=fis.read(bytes,0,BUFFER_SIZE);
String header = "HTTP/1.1 200\r\n" + "Content-Type: text/html\r\n"+
"Content-Length: " + file.length() + "\r\n" + "\r\n";
output.write(header.getBytes());
while(ch!=-1){
output.write(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
ch=fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE);
}
}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) {
System.out.println(e.toString());
}finally{
if(fis!=null){
output.close();
fis.close();
}
}
}
}（2）（3）兩個類就不詳細一句句說明了，就著註釋應該很容易明白。
三．實現效果
點開MyWebServer檔案，點選執行，console會跳出：
隨便開啟一個瀏覽器（我用的是chrome），輸入127.0.0.1:8888
在get和post隨便輸入資料點選按鈕，可以觀察下邊的資料變化情況
OK~如果想要訪問圖片和伺服器裡的html檔案，輸入127.0.0.1:8888/index.html
根據頁面內容點選連結可以訪問不同的檔案。當然回頭看一下console裡面記錄著所有的protocol資訊。
最後附上index.html和index2.html（圖片大家自己找啦）
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Web伺服器</title>
</head>
<body>
<h1>This is yaozonghai's webserver</h1>
<img src="pic\a3.jpg" /><br>
<h5>This is a simple index.Your request will be sent to my WebServer</h5>
<p>you can click <a href="index2.html"> more image</a> to scan picture on web<p>
<img src="pic\a5.jpg" /><br>
<p>you can click <a href="xxx"> observe the http protocol</a> to observe the http protocol<p>
<h3>Thank you for using<h3>
</body>
</html> <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>LBJ</title>
</head>
<body>
<h1>so handsome the man is</h1>
<img src="pic\a1.jpg" />
<img src="pic\a2.jpg" />
<img src="pic\a3.jpg" />
<img src="pic\a4.jpg" />
<a href="index.html"> 返回</a>
</body>
</html> That’s all，thank you！