用 Java 来打造属于自己的Web服务器

很久很久以前，没有web服务器的概念，就知道在windows下配置一下IIS，用来跑asp。到后来的asp.net也还是IIS。接着又接触到java，于是知道了还有apache和tomcat。然后是php，也还是和apache在打交道。直至某一天，我又知道了这个世界上还有俄罗斯人写的优秀的nginx，以及lighttpd等web服务器。

一直以来，我都以为web服务器是一个非常复杂的系统，需要有着高深的理论知识才能去写这么一个软件，它应该是一个团队才可以应付的事情。当然，也想过它的工作原理，无非是绑定一个端口，然后处理web请求并做出相应的响应。不过，始终都认为那应该是一件神奇的事情，不是我等凡夫俗子可以对付得了。

这两天对各种服务器的配置都做了一些了解，对于写web服务器的冲动又一下子涌上心头了。最开始想用c，于是便下载了一个有若干年没有碰过的tc，稍微调试了一番，发现还缺少很多头文件，一时半会还找不全；而对于c++，又觉得过于繁杂，不想去碰它；c#的话，总感觉微软的东东过于庞大臃肿，也不想理会；于是，自然而然就想到了java。

很简单地，最开始肯定是用socket绑定一个端口，接下来试着从浏览器访问这个端口。没想到，还真能将请求发到这个socket里头来，把请求内容输出以后，发现正是http协议的标准写法，熟悉的GET / HTTP/1.1\r\n 映入了眼帘。在这一刻，我似乎对于web这一回事又有了一个更深刻的认识。浏览器只不过按照http协议的要求，把请求封装成标准格式，打包发送到web服务器上。web服务器将请求收集起来，按照http协议的规定将请求解析，然后把对应的内容找到，又一次按照http协议的要求封装起来，返回给浏览器端。浏览器接下来把这些返回的内容解析，并渲染出来。这些流程，以前也有很多次见识过，不过，总还是感觉有些抽象。不过，今天这样随便一写，却感觉这一切都变得那么具体和熟悉起来。

对于请求的处理，需要涉及到多线程，因此干脆从网上搜索了一篇文章：WebServer.java 用JAVA编写Web服务器，并对其进行了相应的修改，使得扩展性和可读性更强。在这篇文章的基础上，加入了两个新类——PageRequest和PageResponse，分别用来处理请求和响应。

//AnyWebServer.java  用JAVA编写Web服务器
import java.io.DataInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;

public class AnyWebServer {
    public static void main(String args[]) {
        int i = 1, PORT = 1300;
        ServerSocket server = null;
        Socket client = null;
        try {
            server = new ServerSocket(PORT);
            System.out.println("Web Server is listening on port "
                    + server.getLocalPort());
            for (;;) {
                client = server.accept(); // 接受客户机的连接请求
                new ConnectionThread(client, i).start();
                i++;
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

/**//* ConnnectionThread类完成与一个Web浏览器的通信 */
class ConnectionThread extends Thread {
    // 网站根目录
    private static final String WEB_ROOT = "d:\\workspace\\anyws\\site\\";
    Socket client; // 连接Web浏览器的socket字
    int counter; // 计数器

    public ConnectionThread(Socket cl, int c) {
        client = cl;
        counter = c;
    }

    public void run() // 线程体
    {
        try {
            String destIP = client.getInetAddress().toString(); // 客户机IP地址
            int destport = client.getPort(); // 客户机端口号
            System.out.println("Connection " + counter + ":connected to "
                    + destIP + " on port " + destport + ".");
            PrintStream outstream = new PrintStream(client.getOutputStream());
            DataInputStream instream = new DataInputStream(client
                    .getInputStream());
            
            PageRequest req = new PageRequest(instream);
            req.init();
            System.out.println("Received:" + req.getMethod() + " " + req.getFile() + " " + req.getVersion());
            if (req.getMethod().equalsIgnoreCase("GET")) { // 如果是GET请求
                String filename = req.getFile();
                if (filename.equals("/")) filename = "index.html";
                File file = new File(WEB_ROOT + filename);
                PageResponse res = new PageResponse(outstream);
                if (file.exists()) { // 若文件存在，则将文件送给Web浏览器
                    System.out.println(filename + " requested.");
                    
                    long lastModified = file.lastModified();
                    String eTag = String.valueOf(lastModified);
                    res.addHeader("ETag", eTag);
                    if (eTag.equals(req.getHeader("If-None-Match"))) {
                        res.setStatus(304);
                    } else {
                        int len = (int) file.length();
                        res.addHeader("Content-Length", String.valueOf(len));
                        Date now = new Date();
                        res.addHeader("Date", now.toString());
                        res.addHeader("Expires", new Date(
                                now.getTime() + 3600 * 24 * 1000).toString());
                        res.appendFile(file);
                    }
                } else { // 文件不存在时
                    System.out.println(filename + " not exist.");
                    String msg = "<html><head><title>Not Found</title></head><body><h1>HTTP/1.0 404 not found</h1></body></html>";
                    res.setStatus(404);
                    res.addHeader("Content-type", "text/html");
                    res.addHeader("Content-Length", String
                            .valueOf(msg.length() + 2));
                    res.write(msg);
                }
                res.flush();
            }
             instream.close();
             outstream.close();
            long m1 = 1; // 延时
            while (m1 < 11100000) {
                m1++;
            }
            client.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Exception:" + e);
        }
    }
}

/** *//**
 * 页面请求类
 * @author Administrator
 *
 */
class PageRequest {
    private DataInputStream in;
    public PageRequest(DataInputStream in) {
        this.in = in;
    }
    private HashMap<String, String> headers = new HashMap<String, String>();
    
    private String method;
    /** *//**
     * 请求方法
     * @return
     */
    public String getMethod() {
        return this.method;
    }

    private String file;
    public String getFile() {
        return this.file;
    }
    
    private String version;
    public String getVersion() {
        return this.version;
    }
    
    @SuppressWarnings("deprecation")
    public void init() {
        try {
            String firstLine = in.readLine();
            String[] arr = firstLine.split(" ");
            method = arr[0];
            file = arr[1];
            version = arr[2];
            
            String line = null;
            while (!(line = in.readLine()).equals("")) {
                arr = line.split(": ");
                headers.put(arr[0], arr[1]);
            }
            
            System.out.print(line);
            //TODO
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /** *//**
     * 获取请求头
     * @param key
     * @return
     */
    public String getHeader(String key) {
        return headers.get(key);
    }
}

/** *//**
 * 页面响应类
 * 
 * @author Administrator
 */
class PageResponse {
    private PrintStream ps;
    /** *//**
     * 页面响应头
     */
    private HashMap<String, String> headers = new HashMap<String, String>();
    private static HashMap<Integer, String> codes = null;
    private StringBuffer content = new StringBuffer();
    private int code = 200;

    public PageResponse(PrintStream ps) {
        this.ps = ps;

        initHeader();
        initCodes();
    }

    private void initHeader() {
        headers.put("Server", "Deng Web Server");
        headers.put("Date", new Date().toString());
    }

    private void initCodes() {
        if (codes == null) {
            codes = new HashMap<Integer, String>();
            codes.put(200, "OK");
            codes.put(304, "Not Modified");
            codes.put(400, "Not Found");
            codes.put(401, "Unauthorized");
            codes.put(402, "Payment Required");
            codes.put(403, "Forbidden");
            codes.put(500, "Internal Server Error");
        }
    }

    /** *//**
     * 设置响应状态值
     * 
     * @param code
     */
    public void setStatus(int code) {
        this.code = code;
    }

    /** *//**
     * 添加响应头
     * 
     * @param key
     * @param value
     */
    public void addHeader(String key, String value) {
        headers.put(key, value);
    }

    /** *//**
     * 添加内容
     * 
     * @param str
     */
    public void write(String str) {
        content.append(str);
    }

    /** *//**
     * 将页面内容输出
     */
    public void flush() {
        ps.println("HTTP/1.1 " + code + " " + codes.get(code) + "\r");
        for (String key : headers.keySet()) {
            ps.println(key + ":" + headers.get(key));
        }
        ps.println();
        ps.print(content.toString());
        ps.flush();
    }

    /** *//**
     * 输出文件
     * 
     * @param file
     */
    public void appendFile(File file) {
        try {
            DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream(file));
            int len = (int) file.length();
            byte buf[] = new byte[len];
            in.readFully(buf);
            content.append(new String(buf, 0, len));
            in.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Error retrieving file.");
            System.exit(1);
        }
    }
}

//WebServer.java  用JAVA编写Web服务器
import java.io.DataInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;

public class AnyWebServer {
    public static void main(String args[]) {
        int i = 1, PORT = 1300;
        ServerSocket server = null;
        Socket client = null;
        try {
            server = new ServerSocket(PORT);
            System.out.println("Web Server is listening on port "
                    + server.getLocalPort());
            for (;;) {
                client = server.accept(); // 接受客户机的连接请求
                new ConnectionThread(client, i).start();
                i++;
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

/**//* ConnnectionThread类完成与一个Web浏览器的通信 */
class ConnectionThread extends Thread {
    // 网站根目录
    private static final String WEB_ROOT = "d:\\workspace\\anyws\\site\\";
    Socket client; // 连接Web浏览器的socket字
    int counter; // 计数器

    public ConnectionThread(Socket cl, int c) {
        client = cl;
        counter = c;
    }

    public void run() // 线程体
    {
        try {
            String destIP = client.getInetAddress().toString(); // 客户机IP地址
            int destport = client.getPort(); // 客户机端口号
            System.out.println("Connection " + counter + ":connected to "
                    + destIP + " on port " + destport + ".");
            PrintStream outstream = new PrintStream(client.getOutputStream());
            DataInputStream instream = new DataInputStream(client
                    .getInputStream());
            
            PageRequest req = new PageRequest(instream);
            req.init();
            System.out.println("Received:" + req.getMethod() + " " + req.getFile() + " " + req.getVersion());
            if (req.getMethod().equalsIgnoreCase("GET")) { // 如果是GET请求
                String filename = req.getFile();
                if (filename.equals("/")) filename = "index.html";
                File file = new File(WEB_ROOT + filename);
                PageResponse res = new PageResponse(outstream);
                if (file.exists()) { // 若文件存在，则将文件送给Web浏览器
                    System.out.println(filename + " requested.");
                    
                    long lastModified = file.lastModified();
                    String eTag = String.valueOf(lastModified);
                    res.addHeader("ETag", eTag);
                    if (eTag.equals(req.getHeader("If-None-Match"))) {
                        res.setStatus(304);
                    } else {
                        int len = (int) file.length();
                        res.addHeader("Content-Length", String.valueOf(len));
                        Date now = new Date();
                        res.addHeader("Date", now.toString());
                        res.addHeader("Expires", new Date(
                                now.getTime() + 3600 * 24 * 1000).toString());
                        res.appendFile(file);
                    }
                } else { // 文件不存在时
                    System.out.println(filename + " not exist.");
                    String msg = "<html><head><title>Not Found</title></head><body><h1>HTTP/1.0 404 not found</h1></body></html>";
                    res.setStatus(404);
                    res.addHeader("Content-type", "text/html");
                    res.addHeader("Content-Length", String
                            .valueOf(msg.length() + 2));
                    res.write(msg);
                }
                res.flush();
            }
             instream.close();
             outstream.close();
            long m1 = 1; // 延时
            while (m1 < 11100000) {
                m1++;
            }
            client.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Exception:" + e);
        }
    }
}

/** *//**
 * 页面请求类
 * @author Administrator
 *
 */
class PageRequest {
    private DataInputStream in;
    public PageRequest(DataInputStream in) {
        this.in = in;
    }
    private HashMap<String, String> headers = new HashMap<String, String>();
    
    private String method;
    /** *//**
     * 请求方法
     * @return
     */
    public String getMethod() {
        return this.method;
    }

    private String file;
    public String getFile() {
        return this.file;
    }
    
    private String version;
    public String getVersion() {
        return this.version;
    }
    
    @SuppressWarnings("deprecation")
    public void init() {
        try {
            String firstLine = in.readLine();
            String[] arr = firstLine.split(" ");
            method = arr[0];
            file = arr[1];
            version = arr[2];
            
            String line = null;
            while (!(line = in.readLine()).equals("")) {
                arr = line.split(": ");
                headers.put(arr[0], arr[1]);
            }
            
            System.out.print(line);
            //TODO
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /** *//**
     * 获取请求头
     * @param key
     * @return
     */
    public String getHeader(String key) {
        return headers.get(key);
    }
}

/** *//**
 * 页面响应类
 * 
 * @author Administrator
 */
class PageResponse {
    private PrintStream ps;
    /** *//**
     * 页面响应头
     */
    private HashMap<String, String> headers = new HashMap<String, String>();
    private static HashMap<Integer, String> codes = null;
    private StringBuffer content = new StringBuffer();
    private int code = 200;

    public PageResponse(PrintStream ps) {
        this.ps = ps;

        initHeader();
        initCodes();
    }

    private void initHeader() {
        headers.put("Server", "Deng Web Server");
        headers.put("Date", new Date().toString());
    }

    private void initCodes() {
        if (codes == null) {
            codes = new HashMap<Integer, String>();
            codes.put(200, "OK");
            codes.put(304, "Not Modified");
            codes.put(400, "Not Found");
            codes.put(401, "Unauthorized");
            codes.put(402, "Payment Required");
            codes.put(403, "Forbidden");
            codes.put(500, "Internal Server Error");
        }
    }

    /** *//**
     * 设置响应状态值
     * 
     * @param code
     */
    public void setStatus(int code) {
        this.code = code;
    }

    /** *//**
     * 添加响应头
     * 
     * @param key
     * @param value
     */
    public void addHeader(String key, String value) {
        headers.put(key, value);
    }

    /** *//**
     * 添加内容
     * 
     * @param str
     */
    public void write(String str) {
        content.append(str);
    }

    /** *//**
     * 将页面内容输出
     */
    public void flush() {
        ps.println("HTTP/1.1 " + code + " " + codes.get(code) + "\r");
        for (String key : headers.keySet()) {
            ps.println(key + ":" + headers.get(key));
        }
        ps.println();
        ps.print(content.toString());
        ps.flush();
    }

    /** *//**
     * 输出文件
     * 
     * @param file
     */
    public void appendFile(File file) {
        try {
            DataInputStream in = new DataInputStream(new FileInputStream(file));
            int len = (int) file.length();
            byte buf[] = new byte[len];
            in.readFully(buf);
            content.append(new String(buf, 0, len));
            in.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Error retrieving file.");
            System.exit(1);
        }
    }
}