socket 透析 http協議

WWW是以Internet作爲傳輸媒介的一個應用系統,WWW網上最基本的傳輸單位是Web網頁。WWW的工作基於客戶機/服務器計算模型,由Web 瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構成,兩者之間採用超文本傳送協議(HTTP)進行通信。HTTP協議是基於TCP/IP協議之上的協議,是Web瀏覽器和Web服務器之間的應用層協議,是通用的、無狀態的、面向對象的協議。HTTP協議的作用原理包括四個步驟:
  (1) 連接:Web瀏覽器與Web服務器建立連接,打開一個稱爲socket(套接字)的虛擬文件,此文件的建立標誌着連接建立成功。
  (2) 請求:Web瀏覽器通過socket向Web服務器提交請求。HTTP的請求一般是GET或POST命令(POST用於FORM參數的傳遞)。GET命令的格式爲:
  GET 路徑/文件名 HTTP/1.0
  文件名指出所訪問的文件,HTTP/1.0指出Web瀏覽器使用的HTTP版本。
  (3) 應答:Web瀏覽器提交請求後,通過HTTP協議傳送給Web服務器。Web服務器接到後,進行事務處理,處理結果又通過HTTP傳回給Web瀏覽器,從而在Web瀏覽器上顯示出所請求的頁面。 
  例:假設客戶機與www.mycompany.com:8080/mydir/index.html建立了連接,就會發送GET命令:GET /mydir/index.html HTTP/1.0。主機名爲www.mycompany.com的Web服務器從它的文檔空間中搜索子目錄mydir的文件index.html。如果找到該文件,Web服務器把該文件內容傳送給相應的Web瀏覽器。
爲了告知 Web瀏覽器傳送內容的類型,Web服務器首先傳送一些HTTP頭信息,然後傳送具體內容(即HTTP體信息),HTTP頭信息和HTTP體信息之間用一個空行分開。
常用的HTTP頭信息有:
  ① HTTP 1.0 200 OK
  這是Web服務器應答的第一行,列出服務器正在運行的HTTP版本號和應答代碼。代碼"200 OK"表示請求完成。
  ② MIME_Version:1.0
  它指示MIME類型的版本。
  ③ content_type:類型
  這個頭信息非常重要,它指示HTTP體信息的MIME類型。如:content_type:text/html指示傳送的數據是HTML文檔。
  ④ content_length:長度值
  它指示HTTP體信息的長度(字節)。
  (4) 關閉連接:當應答結束後,Web瀏覽器與Web服務器必須斷開,以保證其它Web瀏覽器能夠與Web服務器建立連接。

  二、Java實現Web服務器功能的程序設計

  根據上述HTTP協議的作用原理,實現GET請求的Web服務器程序的方法如下:
  (1) 創建ServerSocket類對象,監聽端口8080。這是爲了區別於HTTP的標準TCP/IP端口80而取的;
  (2) 等待、接受客戶機連接到端口8080,得到與客戶機連接的socket;
  (3) 創建與socket字相關聯的輸入流instream和輸出流outstream;
  (4) 從與socket關聯的輸入流instream中讀取一行客戶機提交的請求信息,請求信息的格式爲:GET 路徑/文件名 HTTP/1.0
  (5) 從請求信息中獲取請求類型。如果請求類型是GET,則從請求信息中獲取所訪問的HTML文件名。沒有HTML文件名時,則以index.html作爲文件名;
  (6) 如果HTML文件存在,則打開HTML文件,把HTTP頭信息和HTML文件內容通過socket傳回給Web瀏覽器,然後關閉文件。否則發送錯誤信息給Web瀏覽器;
  (7) 關閉與相應Web瀏覽器連接的socket字。
  下面的程序是根據上述方法編寫的、可實現多線程的Web服務器,以保證多個客戶機能同時與該Web服務器連接。
  程序1:WebServer.java文件
  // WebServer.java 用JAVA編寫Web服務器
  import java.io.*;
  import java.net.*;
  public class WebServer {
   public static void main(String args[]) {
    int i=1, PORT=8080;
    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(); // 接受客戶機的連接請求
      new ConnectionThread(client,i).start(); 
      i++;
     }
    } catch (Exception e) {System.out.println(e);}
   }
  }

  /* ConnnectionThread類完成與一個Web瀏覽器的通信 */
  class ConnectionThread extends Thread {
   Socket client; // 連接Web瀏覽器的socket字
   int counter; // 計數器
   public ConnectionThread(Socket cl,int c) {
    client=cl;
    counter=c;
   }
   public void run() // 線程體
   {
    try {
     String destIP=client.getInetAddress().toString(); // 客戶機IP地址
     int destport=client.getPort(); // 客戶機端口號
     System.out.println("Connection "+counter+":connected to "+destIP+" on port "+destport+".");
     PrintStream outstream=new PrintStream(client.getOutputStream());
     DataInputStream instream=new DataInputStream(client.getInputStream());
     String inline=instream.readLine(); // 讀取Web瀏覽器提交的請求信息
     System.out.println("Received:"+inline);
     if (getrequest(inline)) { // 如果是GET請求
      String filename=getfilename(inline);
      File file=new File(filename);
      if (file.exists()) { // 若文件存在,則將文件送給Web瀏覽器
       System.out.println(filename+" requested.");
       outstream.println("HTTP/1.0 200 OK");
       outstream.println("MIME_version:1.0");
       outstream.println("Content_Type:text/html");
       int len=(int)file.length();
       outstream.println("Content_Length:"+len);
       outstream.println("");
       sendfile(outstream,file); // 發送文件
        outstream.flush();
      } else { // 文件不存在時
       String notfound="<html><head><title>Not Found</title></head>
       <body><h1>Error 404-file not found</h1></body></html>";
       outstream.println("HTTP/1.0 404 no found");
       outstream.println("Content_Type:text/html");
       outstream.println("Content_Length:"+notfound.length()+2);
       outstream.println("");
       outstream.println(notfound);
       outstream.flush();
      }
     }
     long m1=1; 
     while (m1<11100000) {m1++;} // 延時
     client.close();
    } catch (IOException e) {
     System.out.println("Exception:"+e);
    }
   }

   /* 獲取請求類型是否爲"GET" */
   boolean getrequest(String s) { 
    if (s.length()>0)
    {
     if (s.substring(0,3).equalsIgnoreCase("GET")) return true;
    }
    return false;
   }

   /* 獲取要訪問的文件名 */
   String getfilename(String s) {
    String f=s.substring(s.indexOf(' ')+1);
    f=f.substring(0,f.indexOf(' '));
    try {
     if (f.charAt(0)=='/')
     f=f.substring(1);
    } catch (StringIndexOutOfBoundsException e) {
     System.out.println("Exception:"+e);
    }
    if (f.equals("")) f="index.html";
    return f;
   }

   /*把指定文件發送給Web瀏覽器 */ 
   void sendfile(PrintStream outs,File file) {
    try {
     DataInputStream in=new DataInputStream(new FileInputStream(file));
     int len=(int)file.length();
     byte buf[]=new byte[len];
     in.readFully(buf);
     outs.write(buf,0,len);
     outs.flush();
     in.close();
    } catch (Exception e) {
     System.out.println("Error retrieving file.");
     System.exit(1);
    }
   }
  }

  程序中的ConnectionThread線程子類用來分析一個Web瀏覽器提交的請求,並將應答信息傳回給Web瀏覽器。其中,getrequest()方法用來檢測客戶的請求是否爲"GET";getfilename(s)方法是從客戶請求信息s中獲取要訪問的HTML文件名;sendfile()方法把指定文件內容通過socket傳回給Web瀏覽器。
  對上述程序的getrequest()方法和相關部分作修改,也能對POST請求進行處理。

  三、運行實例

  爲了測試上述程序的正確性,將編譯後的WebServer.class、ConnectionThread.class和下面的index.html文件置於網絡的某臺主機的同一目錄中(如:主機NT40SRV的C:\JWEB目錄)。
程序2:index.html文件
  <HTML>
  <HEAD>
  <META HTTP-EQUIV="Content-Type" content="text/html; charset=gb_2312-80">
  <TITLE>Java Web服務器</TITLE>
  </HEAD>
  <BODY>
  <h3>這是用JAVA寫出的WEB服務器主頁</h3>
  1998年8月28日
  <hr>
  </BODY>
  </HTML>
  首先在該主機上用java命令運行WebServer.class:
  C:\jweb>java webserver
  然後在客戶機運行瀏覽器軟件,在URL處輸入WebServer程序所屬的URL地址(如:http://nt40srv:8080/index.html),就在瀏覽器窗口顯示出指定的HTML文檔。
  注意,不能缺省端口號8080,如缺省,則運行該主機的正常WEB服務器。
  說明,不具備網絡條件的可在安裝了Windows 95的單機上進行測試,方法是用localhost或127.0.0.1代替URL地址的域名部分,即URL地址爲http://localhost:8080。
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