ServerSocket实现超简单HTTP服务器

1、相关知识简介

HTTP协议

HTTP是常用的应用层协议之一，是面向文本的协议。HTTP报文传输基于TCP协议，TCP协议包含头部与数据部分，而HTTP则是包含在TCP协议的数据部分，如下图

这里写图片描述

HTTP报文本质上是一个TCP报文，数据部分携带的内容为HTTP报文，HTTP报文多数情况下是一串文本，当然也可能携带二进制信息。

HTTP报文

HTTP报文包含头部和请求体，请求体内容可为空。请求头与请求体用单独的空行分隔，即” ”。HTTP头部结构如下：

这里写图片描述

这里写图片描述

当报文为请求报文时，第一行信息为 {方法} {URI} {HTTP版本} 
方法通常为GET, POST，URI为URL后面携带的参数信息，HTTP版本表示当前使用的HTTP版本。

当报文为响应报文时，第一行的信息为 {HTTP版本} 状态 
HTTP版本同上，下面是部分常见的状态码

状态码英文名称含义
200 OK 请求成功
304 Not Modified 所请求的资源未修改
400 Bad Request 客户端请求的语法错误，服务器无法理解
403 Forbidden 服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求
404 Not Found 服务器无法根据客户端的请求找到资源（网页），常说的404错误就是指这个
405 Method Not Allowed 客户端请求中的方法被禁止
502 Bad Gateway 充当网关或代理的服务器，从远端服务器接收到了一个无效的请求


报文从第二行开始均为 {字段名}: {字段值} 的格式。字段名通常是英文字母与”-“的组合，有常用的几个，有时也可以使用自定义字段名，值得注意的是字段名最好不要包含空格，虽然我Postman上模拟没问题，但在Chrome上试解析会出问题。

HTTP报文的请求体就是一段数据，没有严格的格式限制，较为随意，但如果在头部声明Content-Type为Multipart/form-data后就会有一定的格式规范，具体可以看看我之前写的一篇文章 
http://blog.csdn.net/kurozaki_kun/article/details/78646960

Socket

Socket是对TCP/IP的封装，为程序员提供了面向传输层及以上层的编程。Java中关于Socket的类主要是Socket，DatagramSocket，ServerSocket，还有NIO对应的类，这里实现主要基于前三者。Socket能够建立端到端的同通信。其实总结一句话，就是使用Socket能够帮助程序员传输TCP/UDP报文。

2、基于Socket实现简单的HTTP服务器

ServerSocket监听端口

ServerSocket用于监听特定端口，调用accept()方法会阻塞当前线程，直到接收到一个Socket，而我们需要处理所接收到的Socket。下面先写出一个大致的框架

class ServerListeningThread extends Thread {

    private int bindPort;
    private ServerSocket serverSocket;

    public ServerListeningThread(int port) {
        this.bindPort = port;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(bindPort);
            while (true) {
                Socket rcvSocket = serverSocket.accept();

                //单独写一个类，处理接收的Socket，类的定义在下面
                HttpRequestHandler request = new HttpRequestHandler(rcvSocket);
                request.handle();

                rcvSocket.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //最后要确保以下把ServerSocket关闭掉
            if (serverSocket != null && !serverSocket.isClosed()) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

class HttpRequestHandler {
    private Socket socket;

    public HttpRequestHandler(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    public void handle() throws IOException {
        //TODO 这里写处理接收到的socket的逻辑
    }
}

回送简单的HTTP报文

接下来的关注点应该在如何处理Socket上，先从最简单的开始做起，不管socket里的是什么，都一律只回复一个响应报文，上面的handle()方法处理应该如下


class HttpRequestHandler {
    private Socket socket;

    public HttpRequestHandler(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    public void handle() throws IOException {
        socket.getOutputStream().
                write(("HTTP/1.1 200 OK
" +  //响应头第一行
                        "Content-Type: text/html; charset=utf-8
" +  //简单放一个头部信息
                        "
" +  //这个空行是来分隔请求头与请求体的
                        "<h1>这是响应报文</h1>
").getBytes());
    }
}

然后来试试效果，在main函数调用一下，这里监听8888端口

public static void main(String[] args) {
    new ServerListeningThread(8888).start();
}

用浏览器打开 127.0.0.1:8888 或 localhost:8888，能够显示下面结果 
这里写图片描述

可以见到刚才通过socket回送的响应报文被浏览器成解析了，红色箭头位置是自己添加的头部信息。

读取请求并回送

一个HTTP请求真正处理起来还是比较繁琐的，这里只介绍下简单的情景，例如请求报文带有POST参数，先读取socket的数据，并控制台输出一下HTTP请求的报文是什么样的

class HttpRequestHandler {
    //此处代码省略

    public void handle() throws IOException {
        //获取输入流，读取数据
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        char[] charBuf = new char[1024];
        int mark;
        while ((mark = isr.read(charBuf)) != -1) {
            builder.append(charBuf, 0, mark);
            if (mark < charBuf.length) {
                break;
            }
        }
        System.out.println(builder.toString());


        socket.getOutputStream().
                write(("HTTP/1.1 200 OK
" +
                        "Content-Type: text/html; charset=utf-8
" +
                        "
" +
                        "<h1>这是响应报文</h1>
").getBytes());
    }
}

使用postman向8888端口发送一个携带POST参数的HTTP请求，如下 
这里写图片描述

控制台输出结果为 
这里写图片描述

其中三个提交的参数在body的表现形式为 参数名=值，多个参数用&连接成字符串，该字符串占一行。下面可以使用字符串操作将这些信息解析出来，并且将解析结果回送回去。

class HttpRequestHandler {
    //此处代码省略...

    public void handle() throws IOException {

        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
        char[] charBuf = new char[1024];
        int mark = -1;
        while ((mark = isr.read(charBuf)) != -1) {
            builder.append(charBuf, 0, mark);
            if (mark < charBuf.length) {
                break;
            }
        }
        if (mark == -1) {
            return;
        }

        Map<String, String> headers = new HashMap<>();
        Map<String, String> parameters = new HashMap<>();

        String[] splits = builder.toString().split("
");
        int index = 1;

        //处理header
        while (splits[index].length() > 0) {
            String[] keyVal = splits[index].split(":");
            headers.put(keyVal[0], keyVal[1].trim());
            index++;
        }
        String body = splits[index + 1];
        String[] bodySplits = body.split("&");

        //处理body的参数
        for (String str : bodySplits) {
            String[] param = str.split("=");
            parameters.put(param[0], param[1]);
        }

        String respStr = "头部信息
";
        for (Map.Entry<String, String> entry : headers.entrySet()) {
            respStr += "名称: " + entry.getKey() + ", 值: " + entry.getValue() + "<br/>";
        }

        respStr += "
body信息
";
        for (Map.Entry<String, String> entry : parameters.entrySet()) {
            respStr += "名称: " + entry.getKey() + ", 值: " + entry.getValue() + "<br/>";
        }

        socket.getOutputStream().
                write(("HTTP/1.1 200 OK
" +
                        "Content-Type: text/html; charset=utf-8
" +
                        "
" +
                        "<h1>这是响应报文</h1>
" + respStr).getBytes());
    }
}

使用POST方法带参访问8888端口，其返回结果如下 
这里写图片描述

在这基础上，还可以根据提交参数查询数据库等等操作，一个成熟的服务器实际上已经封装好了如上的解析步骤，然后监听主机的80端口（即HTTP默认端口），真正实现一个服务器要处理的情况远比这里讲述的多，例如处理文件传输等等。

小结

这里主要使用ServerSocket和Socket来实现，实际上还可以使用NIO的ServerSocketChannel和SocketChannel。服务器处理请求的步骤通常就是 监听端口->收到请求->处理->响应请求，中间的处理会有多层的步骤。

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