如何用Java实现Web服务器-Toy模板网

本文介绍了如何使用Java实现一个简单的Web服务器，涵盖了HTTP协议的基本工作原理和实现步骤。通过创建ServerSocket对象监听端口，并在接收到客户机连接时创建新线程处理请求，可以实现多线程的Web服务器，以支持多个客户机同时连接。代码示例展示了如何解析GET请求、打开HTML文件并将内容发送回客户机，同时处理文件不存在的情况。请注意，在实际生产环境中，还需要考虑更多的安全性、并发性和错误处理等方面的问题。

HTTP协议的作用原理

在WWW中，最基本的传输单位是网页。WWW系统基于客户机/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，它们之间通过超文本传输协议（HTTP）进行通信。HTTP是一种基于TCP/IP协议的应用层协议，具有通用、无状态和面向对象的特点。HTTP协议的作用原理包括以下四个步骤：

1. 连接：Web浏览器与Web服务器建立连接，并打开一个称为套接字（socket）的虚拟文件。套接字的建立标志着连接成功。
2. 请求：Web浏览器通过套接字向Web服务器提交请求。HTTP的请求一般采用GET或POST命令（POST用于传递表单参数）。GET命令的格式为：GET 路径/文件名 HTTP/1.0，其中路径指示所访问的文件，HTTP/1.0表示Web浏览器使用的HTTP版本。
3. 应答：Web服务器接收到Web浏览器提交的请求后，通过HTTP协议将处理结果传回给Web浏览器，从而在Web浏览器上显示请求的页面。

举例来说，如果客户机与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服务器从其文档空间中搜索子目录mydir下的文件index.html。如果找到该文件，Web服务器将把该文件内容传送给对应的Web浏览器。

为了告知Web浏览器传送内容的类型，Web服务器首先发送一些HTTP头信息，然后发送具体内容（即HTTP体信息），两者之间用一个空行分隔。常用的HTTP头信息有：

- HTTP 1.0 200 OK：表示响应成功。
- MIME_Version: 1.0：指示MIME类型的版本。
- content_type: 类型：这个头信息非常重要，它指示HTTP体信息的MIME类型。例如，content_type: text/html指示传送的数据是HTML文档。
- content_length: 长度值：它指示HTTP体信息的长度（字节）。

4. 关闭连接：应答结束后，Web浏览器和Web服务器必须断开连接，以便其他Web浏览器能够与Web服务器建立连接。

实现Java Web服务器的功能

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对象，监听端口8080。这是为了区别于标准TCP/IP端口80。
2. 等待并接受客户机连接到端口8080，获取与客户机连接的套接字（socket）。
3. 创建与套接字相关联的输入流instream和输出流outstream。
4. 从与套接字关联的输入流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要访问的HTML文件名。如果没有HTML文件名，则以index.html作为文件名。
6. 如果HTML文件存在，则打开该文件，通过套接字将HTTP头信息和HTML文件内容传回给Web浏览器，然后关闭文件。否则，向Web浏览器发送错误信息。
7. 关闭与对应Web浏览器连接的套接字。

下面的程序是基于上述方法编写的，它可以实现多线程的Web服务器，以保证多个客户机能同时连接到该Web服务器。

import java.io.*;
import java.net.*;

public class WebServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建ServerSocket对象，监听端口8080
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
       
        System.out.println("Web服务器已启动，监听端口8080...");
       
        while (true) {
            // 等待并接受客户机连接到端口8080，获取与客户机连接的套接字
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
           
            // 创建一个新的线程处理客户机请求
            Thread thread = new Thread(new ClientHandler(clientSocket));
            thread.start();
        }
    }
}

class ClientHandler implements Runnable {
    private Socket clientSocket;
   
    public ClientHandler(Socket clientSocket) {
        this.clientSocket = clientSocket;
    }
   
    @Override
    public void run() {
        try {
            // 创建与套接字相关联的输入流和输出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
           
            // 从与套接字关联的输入流中读取一行请求信息
            String request = in.readLine();
           
            // 解析请求类型和文件名
            String[] tokens = request.split(" ");
            String method = tokens[0];
            String fileName = tokens[1];
           
            // 如果请求类型是GET，则打开HTML文件发送给客户机
            if (method.equals("GET")) {
                if (fileName.equals("/")) {
                    fileName = "/index.html";
                }
               
                File file = new File("path/to/html/files" + fileName);
               
                if (file.exists()) {
                    // 发送HTTP头信息
                    out.println("HTTP/1.0 200 OK");
                    out.println("MIME_Version: 1.0");
                    out.println("content_type: text/html");
                    out.println("content_length: " + file.length());
                    out.println();
                   
                    // 发送HTML文件内容
                    BufferedReader fileReader = new BufferedReader(new FileReader(file));
                    String line;
                    while ((line = fileReader.readLine()) != null) {
                        out.println(line);
                    }
                    fileReader.close();
                } else {
                    // 文件不存在，发送错误信息
                    out.println("HTTP/1.0 404 Not Found");
                    out.println("MIME_Version: 1.0");
                    out.println("content_type: text/html");
                    out.println();
                    out.println("<h1>404 Not Found</h1>");
                }
            }
           
            // 关闭与客户机连接的套接字
            clientSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

请注意：