《JavaWeb与Tomcat》——1.Web基本概念

水深无声 2023-09-30 10:39 14阅读 0赞

由于这本书的代码大多为实践性，依赖配置好JDBC、Tomcat等IDE，代码内容多为测试API本身，因此为节约时间，代码部分从书中截图并仅给出相关说明。

**第 1 章**

这一章主要讲Web相关的基本概念

> Web是一种分布式应用架构，以互联网为媒介，旨在分享分布在网络上的各个Web服务器中所有的链接的信息（资源/服务）；通信协议HTTP，信息的表现形式HTML，用户为客户端/浏览器（CS/BS）；

**Web的3个特征：**

*  采用HTML表达信息；
 *  使用URL实现资源定位；
 *  使用应用层HTTP协议来规范通信过程（报文结构）；

1.  HTML超文本标记语言，XML风格，包括：标签（<html> <head> <body> <...>）、内容（即一般的文本或资源链接，与标签符号冲突可以加转义字符）、样式（内联样式/外联CSS）；
2.  URL统一资源定位器，URL=应用层协议（http）+IP/PORT（IP地址或者域名+端口）+资源路径（资源/服务）；
3.  HTTP协议超文本传输协议，采用客户端（如浏览器）/服务器（Web服务器）的通信模式，基于TCP/IP协议可靠传输，，默认端口80；
4.  5层协议：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层；自上而下-自下而上，减小耦合，规范各自的能力，便于扩展；

**HTTP过程：**  
（1）客户端发起-建立TCP连接（3次握手）；  
（2）发出HTTP请求（解析：域名、HTTP报文（头+内容））；  
（3）服务器发出HTTP相应（封装相应的HTTP报文）；  
（4）客户端/浏览器收到相应并展示（解析HTTP相应）；  
（5）关闭TCP连接（4次挥手）；

**报文格式**

请求：  
（1）第一行，请求方式（如POST、GET、PUT、DELETE）、URI、HTTP协议版本；  
（2）中间多行，请求头HTTP HEAD，包括：浏览器信息、语言、主机、请求内容的长度、是否Keep-Alive，是否No-Cache；  
（3）最后一行，请求正文，如：username=admin&password=123456；

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**响应**

（1）第一行，HTTP版本+状态码（10X信息提示 200 OK成功相应 30X重定向跳转 40X浏览器请求有问题 50X服务器故障）  
（2）中间多行，相应头RESPONSE HEAD，包括：服务器信息、正文类型编码、长度；  
（3）最后一段，相应正文，一般是HTML文档；

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**写一个Socket模拟HTTP过程**

(1) 服务端：

*  服务器SocketServer绑端口；
 *  while(true)监听；accept得到客户端对象；
 *  Service()提供服务，包括：解析HTTP请求（如getInputStream按行解析）、相应-发送（如getOutputStream写状态码+HTML内容）；
 *  最后关闭TCP连接；

eg：

import java.io.*;
    
    import java.net.*;
    
    
    public class HTTPServer {
    
        public static void main(String args[]) {
            int port;
            ServerSocket serverSocket;
            try {
                port = Integer.parseInt(args[0]);
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("port = 8080 (默认)");
                port = 8080; //默认端口为8080
            }
            
            try {
                serverSocket = new ServerSocket(port);
                System.out.println("服务器正在监听端口：" + serverSocket.getLocalPort());
                while (true) { //服务器在一个无限循环中不断接收来自客户的TCP连接请求
                    try {
                        //等待客户的TCP连接请求
                        final Socket socket = serverSocket.accept();
                        System.out.println("建立了与客户的一个新的TCP连接，该客户的地址为：" +
                                socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());
                        service(socket);  //响应客户请求
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } //#while
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    
        /**
         * 响应客户的HTTP请求
         */
        public static void service(Socket socket) throws Exception {
            /*读取HTTP请求信息*/
            InputStream socketIn = socket.getInputStream(); //获得输入流
            Thread.sleep(500);  //睡眠500毫秒，等待HTTP请求
            int size = socketIn.available();
            byte[] requestBuffer = new byte[size];
            socketIn.read(requestBuffer);
            String request = new String(requestBuffer);
            System.out.println(request); //打印HTTP请求数据
    
            /*解析HTTP请求*/
            //获得HTTP请求的第一行
            String firstLineOfRequest = request.substring(0, request.indexOf("\r\n"));
            //解析HTTP请求的第一行
            String[] parts = firstLineOfRequest.split(" ");
            String uri = parts[1]; //获得HTTP请求中的uri
    
            /*决定HTTP响应正文的类型*/
            String contentType;
            if (uri.indexOf("html") != -1 || uri.indexOf("htm") != -1)
                contentType = "text/html";
            else if (uri.indexOf("jpg") != -1 || uri.indexOf("jpeg") != -1)
                contentType = "image/jpeg";
            else if (uri.indexOf("gif") != -1)
                contentType = "image/gif";
            else
                contentType = "application/octet-stream";
    
            /*创建HTTP响应结果 */
            //HTTP响应的第一行
            String responseFirstLine = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
            //HTTP响应头
            String responseHeader = "Content-Type:" + contentType + "\r\n\r\n";
            //获得读取响应正文数据的输入流
            InputStream in = HTTPServer1.class.getResourceAsStream("root/" + uri);
            
            /*发送HTTP响应结果 */
            OutputStream socketOut = socket.getOutputStream(); //获得输出流
            //发送HTTP响应的第一行
            socketOut.write(responseFirstLine.getBytes());
            //发送HTTP响应的头
            socketOut.write(responseHeader.getBytes());
            //发送HTTP响应的正文
            int len = 0;
            byte[] buffer = new byte[128];
            while ((len = in.read(buffer)) != -1)
                socketOut.write(buffer, 0, len);
            Thread.sleep(1000);  //睡眠1秒，等待客户接收HTTP响应结果
            socket.close(); //关闭TCP连接
        }
    }

(2) 客户端：

*  绑定目的服务器的IP+PORT，即建立连接；
 *  OutputStream发送HTTP请求；
 *  getInputStream接收/解析相应；
 *  最后，关闭socket；

（以上过程可以使用IDE两个类间或者浏览器访问Tomcat上的指定IP测试，发现都可以互相通信）

import java.net.*;
    
    import java.io.*;
    
    import java.util.*;
    
    
    public class HTTPClient {
    
        public static void main(String args[]) {
            //确定HTTP请求的uri
            String uri = "index.htm";
            if (args.length != 0) uri = args[0];
            doGet("localhost", 8080, uri); //按照GET请求方式访问HTTPServer
        }
        
        /**
         * 按照GET请求方式访问HTTPServer
         */
        public static void doGet(String host, int port, String uri) {
            Socket socket = null;
            try {
                socket = new Socket(host, port); //与HTTPServer建立FTP连接
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
            try {
                /*创建HTTP请求 */
                StringBuffer sb = new StringBuffer("GET " + uri + " HTTP/1.1\r\n");
                sb.append("Accept: */*\r\n");
                sb.append("Accept-Language: zh-cn\r\n");
                sb.append("Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n");
                sb.append("User-Agent: HTTPClient\r\n");
                sb.append("Host: localhost:8080\r\n");
                sb.append("Connection: Keep-Alive\r\n\r\n");
                
                /*发送HTTP请求*/
                OutputStream socketOut = socket.getOutputStream(); //获得输出流
                socketOut.write(sb.toString().getBytes());
                Thread.sleep(2000); //睡眠2秒，等待响应结果
                
                /*接收响应结果*/
                InputStream socketIn = socket.getInputStream(); //获得输入流
                int size = socketIn.available();
                byte[] buffer = new byte[size];
                socketIn.read(buffer);
                System.out.println(new String(buffer)); //打印响应结果
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    socket.close();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } //#doGet()
    }

**由上可知，浏览器的作用：**  
（1）通过URL访问，发送请求（可以传入用户的输入内容）；  
（2）可以解析相应，并且解析HTML将其显示在网页上，并且可以调用安装的浏览器插件（如AdobeFlashPlayer或者pdf阅读器）；

**Tomcat的作用：**  
（1）可以解析HTTP请求的内容；  
（2）将请求封装于一个request对象，找对应的Servlet去执行service()方法去相应请求，并且可以将相应封装于一个response对象，写入相应的内容，发送给浏览器；

###  ###

**HTML**（动态的，如曲线、表格里的监控信息，服务器与用户交互）

即Web服务器利用特定的程序来实现动态的生成HTML文档，如使用嵌入java代码的html文档（JSP）；

过程：

*  浏览器访问特定servlet；
 *  web服务器运行HelloServlet类（编译成HelloServlet.class）；
 *  返回动态的html内容；
 *  编写代码模拟这一过程（P26）

（1）
    import java.io.*;
    import java.net.*;
    import java.util.*;
    
    public class HTTPServer1 {
    
        private static Map servletCache = new HashMap();
        
        public static void main(String args[]) {
            int port;
            ServerSocket serverSocket;
    
            try {
                port = Integer.parseInt(args[0]);
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("port = 8080 (默认)");
                port = 8080; //默认端口为8080
            }
            
            try {
                serverSocket = new ServerSocket(port);
                System.out.println("服务器正在监听端口：" + serverSocket.getLocalPort());
                
                while (true) { //服务器在一个无限循环中不断接收来自客户的TCP连接请求
                    try {
                        //等待客户的TCP连接请求
                        final Socket socket = serverSocket.accept();
                        System.out.println("建立了与客户的一个新的TCP连接，该客户的地址为：" +
                                socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort());
                        service(socket);  //响应客户请求
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } //#while
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    
        /**
         * 响应客户的HTTP请求
         */
        public static void service(Socket socket) throws Exception {
            /*读取HTTP请求信息*/
            InputStream socketIn = socket.getInputStream(); //获得输入流
            Thread.sleep(500);  //睡眠500毫秒，等待HTTP请求
            int size = socketIn.available();
            byte[] requestBuffer = new byte[size];
            socketIn.read(requestBuffer);
            String request = new String(requestBuffer);
            System.out.println(request); //打印HTTP请求数据
    
            /*解析HTTP请求*/
            //获得HTTP请求的第一行
            String firstLineOfRequest = request.substring(0, request.indexOf("\r\n"));
            //解析HTTP请求的第一行
            String[] parts = firstLineOfRequest.split(" ");
            String uri = parts[1]; //获得HTTP请求中的uri
    
            /*如果请求访问Servlet，则动态调用Servlet对象的service()方法*/
            if (uri.indexOf("servlet") != -1) {
                //获得Servlet的名字
                String servletName = null;
                if (uri.indexOf("?") != -1)
                    servletName = uri.substring(uri.indexOf("servlet/") + 8, uri.indexOf("?"));
                else
                    servletName = uri.substring(uri.indexOf("servlet/") + 8, uri.length());
                //尝试从Servlet缓存中获取Servlet对象
                Servlet servlet = (Servlet) servletCache.get(servletName);
                //如果Servlet缓存中不存在Servlet对象，就创建它，并把它存放在Servlet缓存中
                if (servlet == null) {
                    servlet = (Servlet) Class.forName("server." + servletName).newInstance();
                    servlet.init();//先调用Servlet对象的init()方法
                    servletCache.put(servletName, servlet);
                }
                
                //调用Servlet的service()方法
                servlet.service(requestBuffer, socket.getOutputStream());
                Thread.sleep(1000);  //睡眠1秒，等待客户接收HTTP响应结果
                socket.close(); //关闭TCP连接
                return;
            }
    
            /*决定HTTP响应正文的类型*/
            String contentType;
            if (uri.indexOf("html") != -1 || uri.indexOf("htm") != -1)
                contentType = "text/html";
            else if (uri.indexOf("jpg") != -1 || uri.indexOf("jpeg") != -1)
                contentType = "image/jpeg";
            else if (uri.indexOf("gif") != -1)
                contentType = "image/gif";
            else
                contentType = "application/octet-stream";
    
            /*创建HTTP响应结果 */
            //HTTP响应的第一行
            String responseFirstLine = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
            //HTTP响应头
            String responseHeader = "Content-Type:" + contentType + "\r\n\r\n";
            //获得读取响应正文数据的输入流
            InputStream in = HTTPServer1.class.getResourceAsStream("root/" + uri);
    
            /*发送HTTP响应结果 */
            OutputStream socketOut = socket.getOutputStream(); //获得输出流
            //发送HTTP响应的第一行
            socketOut.write(responseFirstLine.toString().getBytes());
            //发送HTTP响应的头
            socketOut.write(responseHeader.toString().getBytes());
            //发送HTTP响应的正文
            int len = 0;
            byte[] buffer = new byte[128];
            while ((len = in.read(buffer)) != -1)
                socketOut.write(buffer, 0, len);
            Thread.sleep(1000);  //睡眠1秒，等待客户接收HTTP响应结果
            socket.close(); //关闭TCP连接
        }
    }

（2）
    import java.io.*;
    public class HelloServlet implements Servlet {
        public void init() throws Exception {
            System.out.println("HelloServlet is inited");
        }
        public void service(byte[] requestBuffer, OutputStream out) throws Exception {
            String request = new String(requestBuffer);
            //获得HTTP请求的第一行
            String firstLineOfRequest = request.substring(0, request.indexOf("\r\n"));
            //解析HTTP请求的第一行
            String[] parts = firstLineOfRequest.split(" ");
            String method = parts[0]; //获得HTTP请求中的请求方式
            String uri = parts[1]; //获得HTTP请求中的uri
            /*获得请求参数username */
            String username = null;
            if (method.equalsIgnoreCase("get") && uri.indexOf("username=") != -1) {
                /*假定uri="servlet/HelloServlet?username=Tom&password=1234"*/
                //parameters="username=Tom&password=1234"
                String parameters = uri.substring(uri.indexOf("?"), uri.length());
                //parts={"username=Tom","password=1234"};
                parts = parameters.split("&");
                //parts={"username","Tom"};
                parts = parts[0].split("=");
                username = parts[1];
            }
            if (method.equalsIgnoreCase("post")) {
                int locate = request.indexOf("\r\n\r\n");
                //获得响应正文
                String content = request.substring(locate + 4, request.length());
                if (content.indexOf("username=") != -1) {
                    /*假定content="username=Tom&password=1234"*/
                    //parts={"username=Tom","password=1234"};
                    parts = content.split("&");
                    //parts={"username","Tom"};
                    parts = parts[0].split("=");
                    username = parts[1];
                }
            }
            /*创建并发送HTTP响应*/
            //发送HTTP响应第一行
            out.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
            //发送HTTP响应头
            out.write("Content-Type:text/html\r\n\r\n".getBytes());
            //发送HTTP响应正文
            out.write("<html><head><title>HelloWorld</title></head><body>".getBytes());
            out.write(new String("<h1>Hello:" + username + "</h1></body><head>").getBytes());
        }
    }

Web服务器

（1）从输入内容中解析出要访问的servlet的名称+请求的内容；  
（2）先从servlet缓存中找，找不到则通过ClassName反射出一个对应的servlet对象，调用servlet对象的init、service（传入request/response对象）、destroy方法；  
（3）close()方法关闭；

Web服务

一个Web服务器上面有多个Web服务（靠Web服务器发布），一个网络中可能有多个Web服务器，Web、服务可以看成可以被客户端远程访问的各种方法（业务逻辑、复杂运算、资源数据等）；

（图P31 1-19）

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HTTP的请求参数（如输入的username=admin）

对于GET请求方式，发送的HTTP报文中，放在HTTP的第一行URI里面；

（P35图）

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对应的HTML中的输入框（method=”GET” action=”servlet/HelloServlet”）

（P34图）

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对于POST方法，请求参数放在HTTP正文部分（相对安全）；

（P36图）

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