【How Tomcat Works】第一章——一个简易的java web服务实现（上）

来源：互联网发布：淘宝宝贝无线链接地址编辑：程序博客网时间：2024/05/22 07:59

以HTTP知识深入讲解作为本章的开头，甚至是实质意义上本书的开头，鲜有其他Tomcat技术书能够做到，因为这样做非常“冒险的”，冒险的原因在于既没有立马对Tomcat庖丁解牛式的讲解，亦不能让我们看完之后快速上手开发Web应用。如果以前放在我的面前，我也是几乎不会碰的。不过面对这样一个“冒险”开头又是英文版的书，我能痴之入迷完全得归功于另一本非常优秀的Tomcat相关的书——《Tomcat与Java Web开发技术详解》。一本中文书，作者是孙卫琴，一个重质不重量的技术作者。这本书的前几章把我带到了一个不同的世界，犹如儒勒·凡尔纳将我带到了令人惊叹的海底两万里。看完这边书后，有一次在百度知道上回答了一个网友的提问，得到了一个受惊若宠的好评。这个好评一方面让我很有成就感，而另一方面“惊”的就是，在内心深处我明白并没有真正的到达海底的两万里，孙卫琴的书只能帮我安全潜入水，继续修行还得靠个人。

开篇

本章比较系统的讲解了Java web 服务器的运作详情（这种系统的讲解除了Java层面，如果有计算机网络方面的知识会更为有共鸣感）。Web服务器又可称作为超文本协议（HTTP）服务器，它用到了HTTP协议和客户端交互，客户端包括但不限于我们熟悉的web浏览器。对于基于Java实现的web服务程序，就不得不提以下两个类：java.net.Socket和java.net.ServerSocket。所以自然而然，本章将会以对HTTP协议和这两个类的探讨为开头，继而会讲解如何实现一个简单的web服务程序。

HTTP家族的生活

本章的HTTP知识内容包括HTTP协议本身、HTTP请求、HTTP响应。当然HTTP家族成员当然不限于上述，比如大名鼎鼎的网页设计、CSS、TCP/IP等等，都是它的内亲外戚。

HTTP协议一瞥

在互联网中，web服务器程序和浏览器程序交换需要发送和接受数据，但由于互联网异构属性，传输的数据要受到一个格式的要求，以便屏蔽掉这种存在的异构，否则就会像两个哑巴对话一样，各说各的语言，彼此觉得还听懂了对方。为此，HTTP协议应运而生，这是一种请求/响应类型协议。所谓请求，是客户端的请求，就是客户端请求一个文件（显然，现在用“资源”一词更好）；而所谓响应，是服务器的响应，也就是根据上述请求做出的回应。HTTP是基于可靠的TCP连接——默认TCP端口为80。HTTP经历了从HTTP/0.9到现在的HTTP/1.0的发展历程，详情可参考W3C发布的标准说明文档。

上述讲到，请求是客户端的请求，响应是服务器的响应，意思就是在HTTP中表现为由客户端建立连接发起交互，并发送请求，而服务器端是绝不可能主动和客户端通信或者是回拨连接（莫非FTP或者其他协议不是这样的？？）。而无论服务端还是客户端都有权主动终端连接。比如你下载一个文件，如果你点击了网页的取消按钮，将会关闭与web服务器的HTTP连接。

HTTP Request的内心独白

Request和Response是我们在jsp或者是servlet编程接触最多的一个东东，通常的标题是作为jsp/servlet一个重要的内置对象，然后跟着一大堆Request的方法讲解。下面要真正走进Request的内心世界。本内容还可参考孙卫琴的《Tomcat与Java Web开发技术详解》一书。

HTTP请求通常由三部分组成

1、请求方法——统一资源定位符（URI）——协议/版本

2、请求头

3、请求实体

其中请求实体以一空行区别于请求头，以下面的一个请求为例，对Request进行详谈。

POST /examples/default.jsp HTTP/1.1Accept: text/plain; text/htmlAccept-Language: en-gbConnection: Keep-AliveHost: localhostUser-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 4.01; Windows 98)Content-Length: 33Content-Type: application/x-www-form-urlencodedAccept-Encoding: gzip, deflate lastName=Franks&firstName=Michael

POST /examples/default.jsp HTTP/1.1对应就是part1了。其中POST是请求方法，对于请求方法除了我们熟悉的POST和GET这一对孪生兄弟，还有HEAD、OPTION、PUT、DELETE等等；/examples/default.jsp HTTP/1.1是请求资源的URI，一般体现为相对服务器根目录的地址；HTTP/1.1对应是协议/版本，对于这个的存在，就像当初http发明者描述的让全世界的人都费手筋打了多余的这4个字母，也是多余的，不过https的出现让这个字段有了存在的价值。

请求头包含了浏览器语言环境、请求实体长度等重要信息，并以键值对的形似出现。（请求头是我们编程时的盲区，基本接触不多）。

lastName=Franks&firstName=Michael对应请求实体。实际中，一个请求实体远比例子给出的长。

HTTP Response的独自等待

作为Request的孪生兄弟，Response长得也和它差不多，由三部分组成

1、协议——状态码——描述

2、响应头

3、响应实体

同样，来一份Request示例。

HTTP/1.1 200 OKServer: Microsoft-IIS/4.0Date: Mon, 5 Jan 2004 13:13:33 GMTContent-Type: text/htmlLast-Modified: Mon, 5 Jan 2004 13:13:12 GMTContent-Length: 112 <html><head><title>HTTP Response Example</title></head><body>Welcome to Brainy Software</body></html>

对照Request，基本上不用对Response多加解释，开头就是告诉你使用的是HTTP1.1协议版本，请求成功，一切就绪。着重是200这个状态码，对于状态码其实我再熟悉不过了，像404页面就是源于状态码，200表示成功，404表示找不到所请求的资源。

Socket编程

在计算机网络课程中，我们HTTP的本质是基于TCP/IP网络传输的上层应用，其实现是套接字编程，也就是Socket，对应Java中的两大类Socket和ServerSocket

Socket类

创建一个socket，常用的构造方法：

public Socket(java.lang.String host, int port);

创建后，可以通过该实例和远程主机通信。发送字节流通过调用Socket.getOutputStream获得一个OutputStream实例；发送字符文本，从返回的OutputStream实例中构造一个PrintWriter对象；接收字节流通过调用Socket.getIutputStream获得一个OutputStream实例。

下面代码创建了一个socket，通过该socket可与本地HTTP服务器（127.0.0.1表示本地主机）通信，发送一个HTTP请求，并接收返回的响应。这里使用BufferedReader作为缓冲，用StringBuffer保存返回的对象。

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", "8080");OutputStream os = socket.getOutputStream();boolean autoflush = true;PrintWriter out = new PrintWriter(　　socket.getOutputStream(), autoflush);BufferedReader in = new BufferedReader(　　new InputStreamReader( socket.getInputStream() ));　　// send an HTTP request to the web serverout.println("GET /index.jsp HTTP/1.1");out.println("Host: localhost:8080");out.println("Connection: Close");out.println();// read the responseboolean loop = true;StringBuffer sb = new StringBuffer(8096);while (loop) {　　if ( in.ready() ) {　　    int i=0;　　    while (i!=-1) {　　        i = in.read();　　        sb.append((char) i);　　    }　　    loop = false;　　}　　Thread.currentThread().sleep(50);}// display the response to the out consoleSystem.out.println(sb.toString());socket.close();

需要指出的是，要从服务器得到正确的响应，所发送的HTTP请求必须遵循HTTP协议（按照该协议，服务器那又发生了什么，参见下节）。这也就是前文要介绍HTTP知识的原因，如果有看HTTP Request一节，就不难明白上面的代码（特别是// send an HTTP request to the web server下面那一大段print）。

ServerSocket类

要实现服务程序，如HTTP服务器或是FTP服务器，就要用到有别于Socket的其他方式。这是因为服务器并不知道客户端什么时候会发送连接，所有必须时刻处于待命状态，也就是必须用到ServerSocket类。一个ServerSocket等待连接请求，连接请求一旦被接收，即创建一个Socket实例和客户端交互。

ServerSocket编程较为复杂。首先要绑定一个IP地址（一般是本机127.0.0.1），注册端口号（默认是80）并监听，指定backlog数，ServerSocket一个重要属性，用以限定最大连接数。常用的构造方法如下：

public ServerSocket(int port, int backLog, InetAddress bindingAddress);

注意到在这个构造方法中，IP地址的绑定用到了一个InetAddress的对象，所以可以用静态方法InetAddress.getByName获得一个该对象，实现如下：

InetAddress.getByName("127.0.0.1");