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本文作者： 执笔成念
作者昵称： zbcn
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手写 WEB 服务器和 HTTP 协议
本节我们将借助 Socket 实现服务的端口监听并根据 Http 协议的请求和响应结构，实现一个简单的 Web 服务器，加深体验 Web 服务和 Http 协议的原理。
Http服务基本要素
监听连接
浏览器每发起一次请求都需要跟服务端建立连接，服务端要时刻监听有没有客户端连接。传输层协议有 TCP/UDP 两种，实现起来并没有强制说用哪一种，下面是官方文档对 Http 连接的说明：
HTTP communication usually takes place over TCP/IP connections. The default port is TCP 80 .
文档中指明了连接通常用的是 TCP， TCP 不用考虑数据包乱序，丢失这些问题，实现起来更简单，高效。在代码层我们可以用 Socket 来实现我们的 TCP 传输服务。
接收数据
Socket 监听连接，在没有连接到来之前一直是阻塞在 serverSocket.accept(); 有请求过来就可以运行到下面的代码，然后可以根据我们的输入流读取信息，根据 Http 协议拆开获取我们要的请求数据。
返回数据
根据业务处理完获得返回实体数据，然后遵从 Http 协议格式构造返回的消息报文。浏览器获得到的数据也会根据 Http 协议进行渲染。
Http报文格式
Http 协议请求报文的本质就是一堆字符串，只是这堆字符是有格式的，发送方跟接收方都需要按照这个格式来拼接和拆解内容。我们要实现一个 Web 服务，了解这个是最基本的要素。
以下截图的报文是通过 tcpflow（一款功能强大的、基于命令行的免费开源工具）在 Linux 系统抓包获取的。
1 | sudo tcpflow -c port 8080 |
Request
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 响应实体。
实现
上面的代码初学者可以自己模仿着写一个，相信对 Http 会有很深刻的体验。代码中主要是监听连接，客户端连接后，根据 Http 协议进行字符串的拼接返回给客户端，客户端浏览器接收到是标准的 Http 格式就会进行渲染。
1 | ublic class MyTomcat { |
2 | |
3 | public static void main(String[] args) { |
4 | MyTomcat myTomcat = new MyTomcat(); |
5 | myTomcat.start(); |
6 | } |
7 | |
8 | /** |
9 | * 开启一个socket 服务 |
10 | */ |
11 | private void start(){ |
12 | try { |
13 | //开启一个 Socket 服务端，并监听 8090 端口 |
14 | ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8090); |
15 | do{ |
16 | //阻塞，直到有客户端连接上，才会执行后面的逻辑 |
17 | Socket accept = serverSocket.accept(); |
18 | accept.setSoTimeout(1000); |
19 | accept.setKeepAlive(false); |
20 | //处理数据 |
21 | handle(accept); |
22 | accept.close(); |
23 | }while (true); |
24 | } catch (IOException e) { |
25 | e.printStackTrace(); |
26 | } |
27 | } |
28 | |
29 | /** |
30 | * http response |
31 | * 第一行 协议 返回状态 |
32 | * 第二行 媒体类型 josn/html |
33 | * 第三行 空 |
34 | * 内容 |
35 | * @param accept |
36 | */ |
37 | private void handle(Socket accept) { |
38 | |
39 | //拼接返回的 request 报文 |
40 | StringBuilder responseBuilder = new StringBuilder(); |
41 | responseBuilder |
42 | //返回 200 状态码，表示请求成功 |
43 | .append("HTTP/1.1 200 OK \r\n") |
44 | //告诉请求的客户端，返回的内容是 text/html 格式的 |
45 | .append("Content-Type: text/html; charset=UTF-8 \r\n") |
46 | .append("Cache-Control: no-cache \r\n") |
47 | .append("Connection: close \r\n") |
48 | //首部字段和消息实体中间的空行 |
49 | .append("\r\n") |
50 | //内容部分 |
51 | .append("hello tomcat"); |
52 | try ( |
53 | //取得对方socket的输入流并对其操作封装为对象流，但如果对方socket不先输出的话 |
54 | //是无法取得该输入流的，这样会一直处理阻塞状态，界面会卡住 |
55 | //获取客户端通道的输入流 |
56 | InputStream inputStream = accept.getInputStream(); |
57 | //获取客户端通道的输出流 |
58 | OutputStream outputStream = accept.getOutputStream() |
59 | ){ |
60 | // List<String> list = IOUtils.readLines(inputStream, "utf-8"); |
61 | // for (String s : list) { |
62 | // System.out.println("请求内容： "+s); |
63 | // } |
64 | /** |
65 | * 值得注意的是，如果接受的网页数据量很大，先把这些数据全部保存在 |
66 | * ByteArrayOutputStream的缓存中不是明智的做法，因为这些数据 |
67 | * 会占用大量的内存。更有效的方法是利用scanner来读取网页数据： |
68 | */ |
69 | // Scanner scannerSocket=new Scanner(inputStream); |
70 | // String data; |
71 | // while (scannerSocket.hasNextLine()){ |
72 | // data=scannerSocket.nextLine(); |
73 | // System.out.println(data); |
74 | // } |
75 | // //往输出流通道写消息 |
76 | outputStream.write(responseBuilder.toString().getBytes()); |
77 | //流是有缓存机制的，写消息的时候不一定立马发出去，刷一下才能保证数据发送出去 |
78 | outputStream.flush(); |
79 | } catch (IOException e) { |
80 | e.printStackTrace(); |
81 | } |
82 | } |
83 | } |
说明：
当读入输入流的数据时，对导致卡死： at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method) 一直卡住。网上说是JDK1.8.0XX 版本的bug 。待验证。
小结
这边的代码虽然很简单，但是最核心的 Http 服务雏形已经展示出来了，成熟的 Http 服务可以在这基础上对以下模块进行优化：
- 针对请求事件的 线程 / IO 优化；
- Servlet 协议支持；
- 配置独立管理；
- Http协议内容完善（比如缓存机制）；
- 支持虚拟主机配置；
- 支持代理；
- rewrite 机制；
- 安全认证。
