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Java web实现原理

说明

最近在看一本java web和tomcat技术介绍的书籍。故此，希望通过文字总结的方式总结自己学习所获，本篇主要介绍java实现web基本的信息浏览的方法原理。

web的本质

由于技术能力有限，或许我的表述存在某些问题，仅供参考。web网页技术其本质包括三个要素：访问用户、浏览器(软件)、访问地址(Url).三个基本的要素构成了一次简单的网页浏览的过程。其中访问用户为数据被动接收者，浏览器为数据加工者(根据既定规则展示数据)，访问地址为数据获取(也可以理解为数据提供方)。由此可见，web的基础就是对于数据的获取和数据的展示，展示本篇不做介绍，主要介绍浏览器如何通过url获取网页数据的。

web实现

web构成主要就两个部分:服务端和客户端。而web的访问其实就是一次简单的net间的数据传输，web是基于TCP／IP协议簇的HTTP来规范通信过程，而基本的通信过程其实就是一次tcp方式连接get的请求过程。浏览器通过get方式获取当前的浏览信息(html或者其他资源文件信息)。如下，简单介绍有关http协议的的基本格式信息内容以及如何通过java程序模拟实现一次简单的网页访问。

1） HTTP协议
HTTP(HyperText Transfer Protocol)为超文本传输协议,这是万维网通信文件均需要遵循的标准。初期是为了专门处理超文本(html)数据传输的方法，后来慢慢规范，现在已经成为网络通信的一个基础的请求应答通信协议，成为首选的通信协议。HTTP规范了net请求过程中数据格式，规定了请求数据和响应数据格式。HTTP主要将通信数据分为三个部分方法(method)、头部(Header)、正文(Body)其中通过”\r\n”将正文与方法和头部进行分离。如下简单介绍一些常用的请求格式:

  • 请求格式
    请求格式分为三个部分组成:请求方法、请求头、请求体，如下给出一个简单的请求格式示例：

    GET / HTTP/1.1
Host: www.enjoytoday.cn
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/51.0.2704.84 Safari/537.36
Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Referer: http://www.enjoytoday.cn/posts/326
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Cookie: bdshare_firstime=1466032270994; UM_distinctid=15c4ef2ac4e2e4-0d13269271b947-1b2a120b-1fa400-15c4ef2ac4f7b5; un=aGZjYWk=; comment_author=aGZjYWk=; [email protected]; comment_author_url=http://www.enjoytoday.cn; c_id=dUhIaTlndmc4MVVYbjRQTGxMRTotMTpFODg3QjgzQjg1NjgxQjQxRUYxNjg2QzJFRkMyQjI2QQ==; JSESSIONID=ADBC8C3DADF6C815D778450C193C6637.ajp13_worker; Hm_lvt_ce55bfda158556585a8b7b246346c8ba=1498560244,1498739070,1498833193,1498917432; Hm_lpvt_ce55bfda158556585a8b7b246346c8ba=1498917597; CNZZDATA1262047894=1598545996-1495973145-%7C1498917578

username=hfcai&sex=man

    如上，首行为请求方法、URI、和http协议版本号；请求头为和请求正文以及请求返回信息相关的一一些信息，包括数据编码、请求agent、连接类型、接受数据类型等。

  • 响应格式
    响应格式也是由三部分组成:相应状态码、响应头、响应体。其格式如下所示:

    HTTP/1.1 200 OK
Date: Sat, 01 Jul 2017 14:51:26 GMT
Server: Apache/2.4.7 (Ubuntu)
Set-Cookie: JSESSIONID=84C993F5E433C4DE9BFBA57150FFC065.ajp13_worker;path=/;HttpOnly
Content-Language: zh-CN
Vary: Accept-Encoding
Content-Encoding: gzip
Content-Length: 7333
Keep-Alive: timeout=5, max=100
Connection: Keep-Alive
Content-Type: text/html;charset=UTF-8

<html>
<head>
<title>title of html.html>
head>
<body>
<h1>Hello world!h1>
body>
html>

    如上，首行为Http协议版本号和返回状态码、返回描述信息(状态码由3位数字组成，200为成功接收返回)，响应头包括服务器使用的服务容器类型版本、响应体数据类型、编码、长度等信息，最后响应体就是我们需要请求返回的数据，url访问返回的也就是html文本信息了。

2) Java实现一个简单的url访问web
为了能让浏览器通过url直接访问到我们的网页，我们需要通过java完成一个socket服务端，来模拟返回，代码如下:


   public class HTTPServer {

    public static void main(String[] args) {
        int port=9000;
        if (args!=null && args.length>0 && args[0]!=null && args[0].trim().length()>0) {
            port=Integer.parseInt(args[0]);
        }

        ServerSocket serverSocket=null;
        try {
            serverSocket=new ServerSocket(port);
            System.out.printf("[*] Listener success,and address  %s",serverSocket.getLocalSocketAddress().toString());

            while (true) {
                Socket socket=serverSocket.accept();
                System.out.printf("[*]Receiver Request,from %s:%d",socket.getInetAddress().getHostAddress(),socket.getPort());
                handl_client(socket);

            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
            e.printStackTrace();
            System.out.printf("[*] Listener failed,and address  %s",serverSocket.getLocalSocketAddress().toString());
            try {
                serverSocket.close();
            } catch (IOException e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
        }

    }


    private static void handl_client(Socket socket) throws Exception{
        DataInputStream dataInputStream=new DataInputStream(socket.getInputStream());
        DataOutputStream outputStream=new DataOutputStream(socket.getOutputStream());

        int size=dataInputStream.read();
        byte[] bs=new byte[size];
        dataInputStream.read(bs);

        String request=new String(bs);
        System.out.println("[*]Request content is:"+request);

        String requestParams=request.substring(0,request.indexOf("\r\n")).split(" ")[1];
        String contentType;
        if (requestParams.indexOf("html") !=-1 || requestParams.indexOf("htm")!=-1){
            contentType="text/html";
        }else if(requestParams.indexOf("jpg")!=-1 || requestParams.indexOf("jpeg")!=-1) {
            contentType="image/jpeg";
        }else if(requestParams.indexOf("gif")!=-1){
            contentType="image/gif";
        }else {
            contentType="application/octet-stream";
        }

        String firstLine="HTTP/1.1 200 ok\r\n";
        String responseHeader="Content-Type:"+contentType+"\r\n\r\n";
        InputStream in=HttpServer.class.getResourceAsStream("html"+File.separator+requestParams);
        outputStream.write(firstLine.getBytes());
        outputStream.write(responseHeader.getBytes());
        int len=0;
        bs=new byte[128];
        if (in!=null) {
            while ((len=in.read(bs))!=-1) {
                outputStream.write(bs,0,len);           
            }
        }
        in.close();
        outputStream.close();
        dataInputStream.close();
        socket.close();
    }
   }

编译生成HTTPServer.class 运行监听请求，通过浏览器访问：http://localhost:9000/index.html, 浏览器返回显示如下:

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