How Tomcat Works中文版02

1.A Simple Web Server

1.1The HypertextTransfer Protocol

HTTP是一个协议，允许浏览器和服务端进行数据交互。是一份关于request和response的协议。客户端发送请求文件，然后服务端响应它。HTTP协议用可靠的TCP连接，默认端口号是80。HTTP协议的第一个版本是HTTP/0.9，后来是HTTP/1.0，现最新的版本是HTTP/1.1，是RFC2616定义的。

注意：这章只会简短地涉及HTTP/1.1，如果你想要了解更多，去读RFC2616。

在HTTP协议中，永远是客户端开启一个事务，通过建立连接并发送HTTP请求。服务端没有办法联系到客户端或者是回联客户端。同时，服务端和客户端必有一方提前终止连接。比如当你下载文件的时候，可以点击停止按键马上终止与服务端的连接。

HTTP请求

       一个HTTP请求由三个部分组成：

[if !supportLists]1.      [endif]方法——URI——协议版本

[if !supportLists]2.      [endif]请求头

[if !supportLists]3.      [endif]请求主体

一个标准的HTTP请求看起来是这样子的：

[if !vml]

[endif]其中POST是请求的方法，/example/default.jsp是URI，HTTP/1.1则是版本号。

每一个HTTP请求可以使用HTTP标准方法其中的一种，一共有七种：GET、POST、HEAD、OPTIONS、PUT、DELETE、TRACE。GET和POST是最为常用的。

URI完全定位了资源所在的位置，URI通常是指相对于服务器根目录的定位。所以它必须是以/开头，URL则是URI的一种。协议版本号则指明了当前用的HTTP协议版本。

请求头则是关于客户端和请求主体的一些有用信息，比如，它包含了客户端所用的语言，请求体的长度等等。每个请求头之间以回车分隔。

在请求头和请求体之间必须有一个回车，这是HTTP请求的重要规范。它告诉了服务器请求体从哪儿开始。甚至在有些书中，把这个回车当作了HTTP请求的第四个组成部分。

上面这个请求的请求体十分简单：lastName=Franks&firstName=Michael

在典型的HTTP请求头请求体往往会比这个长的多。

HTTP响应

       与HTTP请求相似，响应也由三个部分组成：

[if !supportLists]1.      [endif]协议——状态码——描述

[if !supportLists]2.      [endif]响应头

[if !supportLists]3.      [endif]响应体

以下是一个标准的HTTP响应：

[if !vml]

[endif]

状态码200代表一切都非常顺利。

       同样，响应头与响应体之前也必须有一个回车符。

1.2The Socket Class

       Socket是网络连接的一个端点。Socket使得应用可以向网络读写数据。两台计算机上的两个应用之间可以通过收发网络连接字节流来交互。当你发消息的时候，你不仅要知道对方的IP地址，还要知道对方app的socket的端口号。在JAVA中，socket用java.net.Socket来表示。

       创建一个Socket，你可以用Socket类提供的许多构造方法。其中有一个方法：[if !vml]

[endif]

参数是host的名字和端口号，host可以是远程机器名字也可以是IP地址。端口号是远程app的端口号。比如连接yahoo.com的80端口，如上。

       一旦你实例化出来一个Socket对象，你可以用它来发送或者接收字节流了。发送字节流，你要先用getOutputStream方法得到一个OutputStream对象。为了向远程app发送文本，你还需要一个PrintWriter对象。接收字节流的时候，你要用getInputStream得到一个InputStream对象。

       下面的代码创建了一个可以与本地HTTP服务交互的socket，用了一个StringBuffer对象去接收响应并打印到控制台：

[if !vml]

[endif]

       注意，为了得到正确的响应，你必须发送符合规范的HTTP请求。如果你前半部分好好学了，你肯定能看懂上面的请求是如何发送出去的。

1.3The ServerSocketClass

       客户端socket用Socket类来表示，那么服务端呢，当你想要连接远程网络服务的时候，你需要一个Socket类的实例。这时，如果你想要实现服务端呢，比如一个HTTP服务或者一个FTP服务，你需要不同的方法了。你的服务端必须要一直待命，因为它不知道客户端什么时候会连接它，为了让你的服务能够一直待命，你需要java.net.ServerSocket类，这是服务端socket的一种实现。

       ServerSocket和Socket不同的是，服务端总是等待着连接的那个。一旦服务端socket收到连接请求，马上会创建一个Socket实例去负责与客户端的通信。

       创建一个服务端socket，你可以用ServerSocket提供的四种构造方法之一。你需要确定IP地址和服务监听的端口号。通常来说，IP地址是127.0.0.1，意味着这个服务端socket监听本地这台机器。这个IP地址也被称为绑定地址。服务端socket还有一个重要属性叫backlog，它是服务端能接收请求队列的最大长度，超过这个长度，服务端会拒绝连接。

[if !vml]

[endif]

       第一个参数是端口号，第二个是backlog，第三个参数地址必须是InetAddress类，这个getByName是个静态方法，用来得到InetAddress。

       一旦你有了一个ServerSocket实例，你可以让它监听并等待请求了。通过ServerSocket类的accept方法。这个方法只有在连接请求的时候会返回一个Socket类的实例。这个Socket类的实例可以用来收发字节流，从我们的客户端。

1.4The Application

       我们的web应用由三个类组成：

       HttpServer、Request、Response

       我们应用的主方法在HttpServer类中。主方法创建一个HttpServer实例，并调用它的await方法，正如其名，这个方法会监听指定端口的HTTP请求，并且处理它们，并把响应发回客户端。它会一直工作直到下达关闭命令。

       这个应用只能够发送静态资源，如存在于特定目录的HTML文件和图片文件，它同样在控制台打印每个HTTP请求的字节流，然而它并不会返回任何cookie给浏览器。

       我们在下面的章节详细介绍这三个类。

1.5The HttpServerClass

       HttpServer类是我们写的一个表示web服务的类。

[if !vml]

[endif]       [if !vml]

[endif]

这个web服务可以为WEB_ROOT目录下的静态资源文件提供访问服务，你可以用这些静态资源文件来测试这个web服务。目录下还有几个servlet也可以供你测试，为请求一个静态资源，你可以在浏览器输入以下地址访问：[if !vml]

[endif]

       你可以输入特定地址来关闭这个web服务，这个特定地址就是SHOWDOWN_COMMAND，这个await方法之所以叫await，是因为wait名字被占了，wait是java中多线程编程的一个重要方法。

       await方法创建了一个ServerSocket类实例，然后进入一个while循环。While循环中的代码会阻塞在ServerSocket类的accept方法，直到有人请求时才会返回值，程序才会继续往下执行。当收到HTTP请求的时候，accept方法会返回一个Socket对象，这个Socket对象会提供OutputStream对象和InputStream对象。然后await方法会构造一个Request对象，然后调用Request对象的parse方法格式化请求数据。

       之后，await方法会构造一个Response对象，把Request对象放进去，然后调用其sendStaticResource方法。

       最后，调用Socket的close()方法关闭Socket对象，同时检查是否是关闭命令，如果是，把shutdown变量变成true，终止while循环。

1.6The Request Class

       Request类表示一个HTTP请求。这个类的一个实例可以通过一个InputStream对象创建，InputStream对象是从Socket对象中拿过来的，Socket对象维持着与客户端的通信。你可以调用InputStream的read方法的一种，来拿到HTTP请求的原始数据。

       以下是代码：

[if !vml]

[endif][if !vml]

[endif][if !vml]

[endif]

Parse方法负责解析HTTP请求中的原始数据，其实也没做太多事情。它提供的唯一信息就是HTTP请求的URI地址，还是通过调用parseUri方法获得的。ParseUri方法将URI地址存入uri变量。这样，我们就可以通过调用public方法getUri来得到HTTP请求的URI地址。

       注意：第三章我们将讨论如何详细处理HTTP请求的原始数据。

       要明白parse和parseUri方法是如何工作的，你必须对HTTP请求的结构了然于心，就像我们上一节讲的那样。在这里的话，我们将只讨论HTTP请求的第一部分：请求行，请求行由方法名开头，然后是URI地址，然后是协议版本号，然后是回车符。请求行的每个部分之间以空格分隔。举个例子，GET方法请求index.html文件的HTTP请求如下：

[if !vml]

[endif]

       parse方法读取Socket的InputStream对象的所有字节流，并且将它缓存进一个byte数组里面。然后生成一个StringBuffer，去使用这个byte数组里面的byte，然后把StringBuffer转成String。

       parseUri方法从请求行拿到时URI地址，它会搜索第一个空格和第二个空格之间的字符串，然后拿到它。

       1.7TheResponse Class

       [if !vml]

[endif][if !vml]

[endif]

       Response类的构造方法接收一个OutputStream类型的参数。一个Response对象会在HttpServer类的await方法中被实例化，Socket将为它提供OutputStream。

       Response类有两个public方法：setRequest和sendStaticResource。setRequest用于向Response对象传递Request对象。

       sendStaticResource方法用来发送静态资源，比如HTML文件。它通过全路径(根目录+相对目录)实例化了一个java的File类。

       然后它会检查文件是否真的存在，如果存在的话，通过刚才的java.io.File对象实例化一个FileInputStream对象。然后调用FileInputStream的read方法，调用OutputStream的write方法。需要注意的是，在此情形下，发送给浏览器的静态资源文件将是原始数据。

       如果文件不存在的话，sendStaticResource方法向浏览器发送一个错误消息。

1.8Runningthe Application

       在当前目录，输入以下命令来运行app.

[if !vml]

[endif]

       在浏览器访问以下地址来测试app.

[if !vml]

[endif]

你会看到index.html在你的浏览器成功显示。

总结

       在这一章你看到了一个web服务是如何工作的。这一章做的app也是个非常好的学习工具。下一章，我们将讨论如何处理动态内容。