菜園角耕耘田地: [Java] Web Server撰寫

2013/12/16

[Java] Web Server撰寫

網路的連線可以分成TCP以及UDP連線，TCP是連線導向且為可靠式，傳送上以每個byte為單位，有重傳機制確保資料可以正確地送到目的IP位址，適合用在傳輸文字、各種檔案、HTTP網路連線等這種不能損失封包的資料上，缺點是較無效率；而UDP則是非連線導向且為不可靠式，傳送上以每個packet為單位，因為不保證資料都能夠送達目的地，沒有重傳機制，速度較快，適合用在傳輸影音串流上，缺點是封包會有損失。

網路的連線可以從Physical layer -> Data Link layer -> Network layer -> Transport layer -> Application layer來探討，舉HTTP這個在user上的application為例子，是透過網路連線，經過電腦的MAC和IP位址，還有IP port number 80，最後透過HTTP的protocol來連線溝通。

舉例來說，我們使用電腦的瀏覽器輸入https://www.google.com.tw/，其實就是在連線Google server的port 80，電腦的browser會送一個request給google，然後google server會根據browser的request來回應一個response給browser，最後browser會顯示把資料在網頁上，這就是一般的瀏覽動作。因為網頁上的資料不能夠有傳送封包損失，因此HTTP是採用TCP連線。

HTTP的protocol主要分為兩個，request以及response，。
1.request message


GET /somedir/page.html HTTP/1.1   <--- request line
Host: www.someschool.edu           <--- header lines
User-agent: Mozilla/4.0
Connection: close
Accept-language: fr                <---
                                    <--- blank line, carriage return

2.response message


HTTP/1.1 200 OK              <--- status line，200為連線成功，404為找不到此網頁
Connection close             <--- header lines
Content-Length: 6821
Content-Type: text/html      <---
                            <--- blank line, carriage return
data data data ...            <--- data

值得注意的地方是header lines會用一個空白行與底下的資料隔開。

所以我們可以利用JAVA的TCP來架一個Web Server，使用port 80來連線，然後使用瀏覽器輸入server的IP，傳送request給server，然後server再根據請求的檔案名稱，傳送response給瀏覽器，這樣就完成一個簡單的HTTP的WebServer程式了。

底下為程式碼範例
瀏覽器輸入http://127.0.0.1的時候，利用HTTP的response格式，傳送字串"Welcome to the Java WebServer"；當瀏覽器傳送http://127.0.0.1/Yushan.jpg則傳送圖檔Yusuan.jpg給瀏覽器。
webServer.java

/*
* webServer.java
* HTTP Protocol
* TCP/IP 127.0.0.1, Port 80
*/

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.StringTokenizer;

public class webServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        String requestMessageLine;
        String fileName;
        System.out.println("Web Server Starting on Port 80");
        ServerSocket s = new ServerSocket(80);


        System.out.println("Waiting for Connecting...");
        while(true) {
            Socket serverSocket = s.accept();
            System.out.println("Connection, sending data.");
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(serverSocket.getInputStream()));
            DataOutputStream outToClient = new DataOutputStream(serverSocket.getOutputStream());

            requestMessageLine = in.readLine();
            StringTokenizer tokenizedLine = new StringTokenizer(requestMessageLine);

            if(tokenizedLine.nextToken().equals("GET")) {
                fileName = tokenizedLine.nextToken();
                if(fileName.startsWith("/")==true)
                    fileName = fileName.substring(1);

                if(fileName.endsWith(".jpg")) {
                    File file = new File(fileName);
                    int numOfBytes = (int) file.length();

                    FileInputStream inFile = new FileInputStream(fileName);
                    byte[] fileInBytes = new byte[numOfBytes];
                    inFile.read(fileInBytes);

                    outToClient.writeBytes("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
                    outToClient.writeBytes("Content-Type: image/jpeg\r\n");
                    outToClient.writeBytes("Content-Length: "+numOfBytes+"\r\n");
                    outToClient.writeBytes("\r\n");
                    outToClient.write(fileInBytes, 0, numOfBytes);
                    inFile.close();
                    System.out.println("Sending data completely.");
                }
                else {
                    outToClient.writeBytes("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
                    outToClient.writeBytes("Content-Type: text/html\r\n");
                    outToClient.writeBytes("\r\n");
                    outToClient.writeBytes("<H1>Welcome to the Java WebServer</H1>\r\n");
                    System.out.println("Sending data completely.");
                }
            serverSocket.close();
            outToClient.flush();
        }
        else
            System.out.println("Bad Request Message");
        }
    }
}