java并发原理实战(14)--自己实现简易web服务器

墨蓝 2023-07-03 08:13 14阅读 0赞

### 简易web服务器 ###

*  0.web服务器知识储备
 *  1.简易web服务器-版本1
 *  2.简易web服务器版本2-多线程版
 *  3.1简易web服务器版本3-访问图片资源
 *  3.2简易web服务器版本3-访问外链地址测试
 *  4.简易web服务器-版本4-连接池版

# 0.web服务器知识储备 #

web服务器知识储备，了解网络编程，其实就是java的socket。如果实现网络请求，也就是服务端能够接收客户端的请求，然后服务端再对客户端进行响应。响应的话需要按照http的请求格式，浏览器才能识别显示。  
[http的格式推荐文章][http]  
HTTP的请求包括：请求行(request line)、请求头部(header)、空行 和 请求数据 四个部分组成。

Http请求消息结构  
抓包的request结构如下：

> GET /mix/76.html?name=kelvin&password=123456 HTTP/1.1  
> Host: www.fishbay.cn  
> Upgrade-Insecure-Requests: 1  
> User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10\_11\_5) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36  
> Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8  
> Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch  
> Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6  
> 1.请求行  
> GET为请求类型，/mix/76.html?name=kelvin&password=123456为要访问的资源，HTTP/1.1是协议版本  
> 2.请求头部  
> 从第二行起为请求头部，Host指出请求的目的地（主机域名）；User-Agent是客户端的信息，它是检测浏览器类型的重要信息，由浏览器定义，并且在每个请求中自动发送。  
> 3.空行  
> 请求头后面必须有一个空行  
> 4.请求数据  
> 请求的数据也叫请求体，可以添加任意的其它数据。这个例子的请求体为空  
> Response  
> 一般情况下，服务器收到客户端的请求后，就会有一个HTTP的响应消息，HTTP响应也由4部分组成，分别是：状态行、响应头、空行 和 响应体。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 1.简易web服务器-版本1 #

之前的javaweb项目中，一般把项目放在tomcat的webapps目录或者直接放在ROOT根目录下，我们在浏览器输入`服务器的地址和tomcat的端口号等信息`就可以访问到服务器上的资源了。  
现在我们要实现类似tomcat的web服务器功能：

> 假设我们本地就是服务器，现在就实现在浏览器输入个地址，访问到本地的某个盘符的资源的功能：

*  首先  
    在e盘建个webroot目录，我们的资源都放在这个目录下。  
    在这个文件下写个index.html:

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    	<meta charset="utf-8">
    	<title>index.html</title>
    </head>
    <body>
    	hello world
    </body>
    </html>

*  写web服务端代码:

import java.io.*;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    import java.util.Date;
    
    public class HttpServer { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            //启动服务器，监听8888端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            while (!Thread.interrupted()) { 
                //不停的接收客户端请求
                Socket client = server.accept();
                //获取输入流
                InputStream ins = client.getInputStream();
                OutputStream out = client.getOutputStream();
    // int len = 0;
    // byte[] b = new byte[1024];
    // while ((len = ins.read(b)) != -1) { 
    // System.out.println(new String(b, 0, len));
    // }
                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
                String line = reader.readLine();
                System.out.println(line);
    
                //给用户(客户端)响应
                FileInputStream i = new FileInputStream("e:\\webroot\\index.html");
                PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
                BufferedReader fr = new BufferedReader(new InputStreamReader(i, "UTF-8"));
                String c = null;
                pw.println("HTTP/1.1 200 OK");
                pw.println("Content-Type: text/html;charset=utf-8");
                pw.println("Content-Length: " + i.available());
                pw.println("Server: hello");
                pw.println("Date: " + new Date());
                pw.println("");
                pw.flush();
                while ((c = fr.readLine()) != null) { 
                    pw.println(c);
                }
                pw.flush();
                fr.close();
                pw.close();
                reader.close();
                client.close();
            }
            server.close();
        }
    }

关键的代码：需要按照http格式响应，客户端才能识别。

pw.println("HTTP/1.1 200 OK");
      pw.println("Content-Type: text/html;charset=utf-8");
      pw.println("Content-Length: " + i.available());
      pw.println("Server: hello");
      pw.println("Date: " + new Date());
      pw.println("");
      pw.flush();

*  运行代码，这样我们就在服务端开放了8888端口，客户端请求去就可以了
 *  在浏览器输入 http://localhost:8888/ 查看能否访问到index.html  
    ![在这里插入图片描述][20200204203729606.png]  
    结果: 我们访问到了本地的index.html资源。

> 但是这里有个问题，只能请求一次，所以我们要进行优化，变成多线程版本。

# 2.简易web服务器版本2-多线程版 #

这里我们修改服务器端的代码

*  抽出一个单独响应客户端的线程类

mport java.io.*;
    import java.net.Socket;
    import java.util.Date;
    
    public class ServerThread implements Runnable { 
        private Socket client;
        private InputStream ins;
        private OutputStream out;
    
        private PrintWriter pw;
        private BufferedReader br;
    
        private void init() { 
            try { 
                ins = client.getInputStream();
                out = client.getOutputStream();
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public ServerThread(Socket client) { 
            this.client = client;
            init();
        }
    
    
        @Override
        public void run() { 
            try { 
                go();
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        private void go() throws IOException { 
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(ins));
            String line = reader.readLine();
            System.out.println(line);
    
            //给用户响应
            FileInputStream i = new FileInputStream("e:\\webroot\\index.html");
            PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
            BufferedReader fr = new BufferedReader(new InputStreamReader(i, "UTF-8"));
            String c = null;
            pw.println("HTTP/1.1 200 OK");
            pw.println("Content-Type: text/html;charset=utf-8");
            pw.println("Content-Length: " + i.available());
            pw.println("Server: hello");
            pw.println("Date: " + new Date());
            pw.println("");
            pw.flush();
            while ((c = fr.readLine()) != null) { 
                pw.println(c);
            }
            pw.flush();
            fr.close();
            pw.close();
            reader.close();
            client.close();
        }
    }

*  服务端的主类

import java.io.*;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    public class HttpServer2 { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            //启动服务器，监听8888端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            while (!Thread.interrupted()) { 
                //不停的接收客户端请求
                Socket client = server.accept();
                 new Thread(new ServerThread(client)).start();
            }
            server.close();
        }
    }

这样多线程版已完成，测试  
打开多个浏览器窗口,都可以访问到index.html的资源：  
![在这里插入图片描述][20200204204543487.png]

# 3.1简易web服务器版本3-访问图片资源 #

上面的index.html资源中，只有文字，如果我们修改下

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    	<meta charset="utf-8">
    	<title>index.html</title>
    </head>
    <body>
    	hello world
    	<br>
    	<img src="1.jpg">
    </body>
    </html>

![在这里插入图片描述][20200204204727502.png]  
1.jpg图片如下:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
现在修改代码，能够访问到图片，这样我们不能通过

PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
     while ((c = fr.readLine()) != null) { 
                pw.println(c);
            }

这段代码了，因为，这个只能读取文本，我们只能使用inputstream来读取二进制。同时，响应的时候content-type的响应头也不能固定为text/html了，要根据请求的资源动态修改，比如jpg的图片，后缀就应该是image/jpeg。  
我们可以定义个缓存map进行动态赋值。

private static Map<String, String> contentMap = new HashMap<>();
        static { 
            contentMap.put("html", "text/html;charset=utf-8");
            contentMap.put("jpg", "image/jpeg");
    
        }

浏览器访问的时候，可以看到打印的line为:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
这其实就是http请求格式的第一行:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
我们用空格分割，索引为1的就是资源，我们可以得到资源的后缀，给content-type动态赋值，如果直接就是\\。我们可以手动改成index.html：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(ins));
            String line = reader.readLine().split(" ")[1].replace("/","\\");
            if (line.equals("\\")){ 
                line += "index.html";
            }
            System.out.println(line);

*  现在全部的修改如下  
    HttpServer2类代码不变，修改ServerThread

public class ServerThread implements Runnable { 
        private static final String webroot = "e:\\webroot\\";
        private static Map<String, String> contentMap = new HashMap<>();
        static { 
            contentMap.put("html", "text/html;charset=utf-8");
            contentMap.put("jpg", "image/jpeg");
    
        }
        private Socket client;
        private InputStream ins;
        private OutputStream out;
    
    
        private PrintWriter pw;
        private BufferedReader br;
    
        private void init() { 
            try { 
                ins = client.getInputStream();
                out = client.getOutputStream();
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        public ServerThread(Socket client) { 
            this.client = client;
            init();
        }
    
    
        @Override
        public void run() { 
            try { 
                go();
            } catch (IOException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        private void go() throws IOException { 
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(ins));
            String line = reader.readLine().split(" ")[1].replace("/","\\");
            if (line.equals("\\")){ 
                line += "index.html";
            }
            System.out.println(line);
    
            //给用户响应
            PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
            FileInputStream i = new FileInputStream(webroot + line);
    // BufferedReader fr = new BufferedReader(new InputStreamReader(i, "UTF-8"));
            String c = null;
            pw.println("HTTP/1.1 200 OK");
            String s = line.substring(line.lastIndexOf(".")+1);
            System.out.println(s);
            pw.println("Content-Type: "+contentMap.get(s));
            pw.println("Content-Length: " + i.available());
            pw.println("Server: hello");
            pw.println("Date: " + new Date());
            pw.println("");
            pw.flush();
            byte[] buff = new byte[1024];
            int len = 0;
            while ((len = i.read(buff)) != -1) { 
               out.write(buff, 0 , len);
            }
            pw.flush();
            i.close();
            pw.close();
            reader.close();
            client.close();
        }
    }

*  启动HttpServer2,开放8888端口:
 *  客户端访问，可看到图片也访问到了  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

# 3.2简易web服务器版本3-访问外链地址测试 #

版本3，其实也可以访问到外链地址，我们测试下：  
修改index.html

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    	<meta charset="utf-8">
    	<title>index.html</title>
    </head>
    <body>
    	hello world
    	<br>
    	<img src="1.jpg">
    	<a href="login.html">登陆</a>
    </body>
    </html>

我们在webroot下新建login.html  
![在这里插入图片描述][20200204210705971.png]login.html

<!DOCTYPE html>
    <html>
    <head>
    	<title></title>
    </head>
    <body>
        this is sign in html
        这是登陆页面奥
    </body>
    </html>

*  测试下能否访问到  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]
 *  点击登陆链接

![在这里插入图片描述][20200204210835560.png]  
测试没有问题，可以访问到login.html

# 4.简易web服务器-版本4-连接池版 #

上面的代码有啥问题吗，其实每次都是重新开个线程，比较消耗资源，我们可以使用连接池进行，管理，这样对以后的线程的监控，管理等都可以有效控制。阿里代码规范中，也有说到，凡是创建线程，必须通过，线程池，现在我们进行优化，其实只修改HttpServer2主类即可。  
原来的代码:

import java.io.IOException;
    import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    public class HttpServer2 { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            //启动服务器，监听8888端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            while (!Thread.interrupted()) { 
                //不停的接收客户端请求
                Socket client = server.accept();
                 new Thread(new ServerThread(client)).start();
            }
            server.close();
        }
    }

修改为:

public class HttpServer2 { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
            //启动服务器，监听8888端口
            ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
            while (!Thread.interrupted()) { 
                //不停的接收客户端请求
                Socket client = server.accept();
                pool.execute(new ServerThread(client));
            }
            server.close();
        }
    }

*  启动httpserver2主类
 *  测试  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
    完美，结果没问题。

--------------------

现在简易的web服务器已经实现了，其实还有需要可以优化的地方。比如httpservet的支持等，tomcat的源码中可以多多去研读。

--------------------

完

[http]: https://www.cnblogs.com/breka/articles/9791664.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204202414986.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200204203729606.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204203729606.png
[20200204204543487.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204204543487.png
[20200204204727502.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204204727502.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204204752308.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1,size_16,color_FFFFFF,t_70
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