计算机网络——JAVA实现web服务器

趁着这几天刚开学，时间还比较宽裕，决定来整理一下自己的实验报告，先从计网开始。

实验目的

处理一个 http 请求
接收并解析 http 请求  
从服务器文件系统中获得被请求的文件  
创建一个包括被请求的文件的 http 响应信息  
直接发送该信息到客户端

实验环境

系统：Mac OS X 10.13.1
语言：JAVA
浏览器：Google Chrome

实验步骤

前期准备

为了完成本次试验的要求，我编写了两个java代码文件，分别命名为：“HttpRequest.java”和“WebServer.java”。除此之外，我还编写了两个带跳转的测试网页“index.html”和“next.html”以及其各自包含的图片“first.jpg”和“next.jpg”

HttpRequest.java的主要功能为：获取http请求中的套接字的输入流和输出流，即完成“对从服务器端发回的数据流”和“将要发送到服务器端的数据流”的处理和输出。
WebServer.java的主要功能为：创建线程，连续创建套接字以及处理http请求。

文件清单如下：
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测试阶段

我们使用jdk的javac指令对java代码进行编译，然后启动服务器的默认端口8080（代码中预设），然后在Google Chrome浏览器中对各种情况进行测试和检测输出，具体步骤如下。

首先我们启动终端，进入Java代码所在的文件夹下，然后利用javac命令编译main方法所在的Java文件“WebServer.java”，启动服务器，具体如下：
由于代码中设置的启动端口为8080，如下：

所以我们在浏览器中需要输入网址“localhost:8080/index.html”以达到访问该网页的目的，具体如下：
在成功访问该网页之后，我们来观察一下终端的输出情况，发现其请求网页index.html请求成功如下：

其请求网页包含的图片first.jpg请求成功如下：
然后点击跳转链接，跳转至next.html，访问下一个网页，同样的，网页跳转成功如下：
在成功打开网页之后，我们来观察一下终端的输出情况。同样的，请求网页“next.html”和“next.jpg”成功，输出如下结果：
当然，除了能成功访问的网页外，我们还需要测试一下错误路径的文件访问结果，于是在浏览器中输入一个错误的网址如“localhost:8080/404.html”，结果如下，提示文件不存在：

终端反馈输出对404.html这个不存在的文件的访问结果：

代码附录

/***********HttpRequest***************/
import java.io.* ;
import java.net.* ;
import java.util.* ;

final class HttpRequest implements Runnable {
    final static String CRLF = "\r\n";
    Socket socket;
    
    //构造请求类
    public HttpRequest(Socket socket) throws Exception {
            this.socket = socket;
    }
    
    //启动线程
    public void run() {
        try {
            processRequest();
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }

    private void processRequest() throws Exception {
        //获取套接字的输入流，即从服务器端发回的数据流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //获取套接字的输出流，返回的输出流就是将要发送到服务器端的数据流
        DataOutputStream os = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
    
        //缓冲字符输入流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));

      // 获取http的request信息
      String requestLine = br.readLine();

      // 从请求行中提取文件信息
      StringTokenizer tokens = new StringTokenizer(requestLine);
      // 由于token将请求行分解为了单词，我们在这里跳过第一个单词，即“GET”
      tokens.nextToken();
      // GET之后即为文件名
      String fileName = tokens.nextToken();
    
      // 为了将文件转化到当前目录下，我们在其之前加一个“.”
      fileName = "." + fileName ;
    
      // 打开文件
      FileInputStream fis = null ;
      boolean fileExists = true ;
      
      //判断文件是否查询到
      try {
            fis = new FileInputStream(fileName);
        }
      catch (FileNotFoundException e) {
            fileExists = false ;
        }
        

      //测试输出
      System.out.println("\n*************Request**************\n");
      System.out.println(requestLine);
      String headerLine = null;
      while ((headerLine = br.readLine()).length() != 0) {
            System.out.println(headerLine);
      }
    
      // 构造response信息
      String statusLine = null;
      String contentTypeLine = null;
      String entityBody = null;
      
      if (fileExists) {
          //执行成功的话返回“200 OK”
            statusLine = "HTTP/1.0 200 OK" + CRLF;
            contentTypeLine = "Content-Type: "+contentType(fileName) + CRLF;
      }
      
      else {
          //执行失败，文件未找到的时候返回“404 File Not Found”
            statusLine = "HTTP/1.0 404 File Not Found" + CRLF;
            contentTypeLine = "Content-Type: text/html" + CRLF;
            entityBody = "<HTML>" + 
                    "<HEAD><TITLE>Not Found</TITLE></HEAD>" +
                    "<P>File name:</P>"+fileName+
                    "<BODY>Not Found</BODY></HTML>";
      }
    
      // 将上述返回值依次输出
      os.writeBytes(statusLine);
      os.writeBytes(contentTypeLine);
      os.writeBytes(CRLF);
      System.out.println("\n*************Response**************\n");
      System.out.println(statusLine);


      //调用文件类型输出方法
      if (fileExists) {
            sendBytes(fis, os);
            fis.close();
      }
      else {
            os.writeBytes(entityBody) ;
      }

      // 结束关闭
      os.close();
      br.close();
      socket.close();
    }

    private static void sendBytes(FileInputStream fis, OutputStream os) throws Exception {
        //构造一个1K缓冲区，承接套接字的内容
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int bytes = 0;
    
        //将请求的文件复制到套接字的输出流中。
        while ((bytes = fis.read(buffer)) != -1) {
                os.write(buffer, 0, bytes);
            }
    }

    private static String contentType(String fileName) {
        if(fileName.endsWith(".htm") || fileName.endsWith(".html")) {
            return "text/html";
        }
        else return "other Content-type" ;
    }
}

/***********WebServer***************/
import java.io.* ;
import java.net.* ;
import java.util.* ;

public final class WebServer {
    public static void main(String argv[]) throws Exception {

        int port=8080;
        // 建立一个套接字
        ServerSocket socket = new ServerSocket(port);
        
        while (true) {
        // 监听一个tcp连接的request.
        Socket connection = socket.accept();
        
        // 处理HTTP请求消息。
        HttpRequest request = new HttpRequest(connection);
        
        // 建立一个线程处理请求
        Thread thread = new Thread(request);
        thread.start();
        }
    }
}