浅析Java web程序之客户端和服务器端交互原理

原文链接:

https://www.iteye.com/topic/470019

1. 协议 

a. TCP/IP整体构架概述 

   TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为: 

   i.   应用层:应用程序间沟通的层,如超文本传送协议(HTTP)、简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。 

   ii.  传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。 
   
   iii. 互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。 

   iv.  网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。 

b. HTTP协议介绍: 

   i.   HTTP是一种超文本传送协议(HyperText Transfer Protocol),是一套计算机在网络中通信的一种规则。在TCP/IP体系结构中,HTTP属于应用层协议,位于TCP/IP协议的顶层 

   ii.  HTTP是一种无状态的的协议,意思是指 在Web 浏览器(客户端)和 Web 服务器之间不需要建立持久的连接。整个过程就是当一个客户端向服务器端发送一个请求(request),然后Web服务器返回一个响应 (response),之后连接就关闭了,在服务端此时是没有保留连接的信息。 

   iii. HTTP 遵循 请求/响应(request/response) 模型的,所有的通信交互都被构造在一套请求和响应模型中。 

   iv.  浏览WEB时,浏览器通过HTTP协议与WEB服务器交换信息,Web服务器向Web浏览器返回的文件都有与之相关的类型,这些信息类型的格式由MIME定义。 

c. 协议的java实现方式 
   
   不论是TCP/IP协议也好,还是HTTP协议也好,java都是通过套接字(java.net.Socket)来实现的,可以参考我的另一篇技术博客:一个项目看java TCP/IP Socket编程(1.3版) 


2. HTTP报文接口及客户端和服务器端交互原理 

a. HTTP定义的事务处理由以下四步组成: 

   i.  建立连接: 

   例如我在浏览器里输入 http://cuishen.iteye.com,客户端请求这个地址时即打开了web服务器HTTP端口的一个套接字。因为在网络中间作为传递数据的实体介质就是网线,数据实质上是通过IO流进行输出和输入,这就不难理解我们为什么在写一个Servlet的时候要引用 import java.io.*; 的原因 ,包括我们在向客户端回发结果的时候要用到PrintWriter对象的println()方法。其实请求的这个地址还要加上端口号80,80可以不写,是因为浏览器默认的端口号是80。 

   在Java底层代码中是这样实现的,只不过它们已经帮我们做了。 

Java代码   收藏代码
  1. Socket socket = new Socket("cuishen.iteye.com",80);  
  2. InputStream in = socket.getInputStream();  
  3. OutputStream out = socket.getOutputStream();  



   ii. 客户端发送HTTP请求报文(request) 

   一旦建立了TCP连接,Web浏览器就会向Web服务器发送请求命令,是一个ASCII文本请求行,后跟0个或多个HTTP头标,一个空行和实现请求的任意数据。 

   即报文分四个部分:请求行,请求头标,空行和请求数据 

     1)请求行 
     
     请求行由三个标记组成:请求方法、请求URL和HTTP版本,中间用空格分开 

     例如: GET cuishen.iteye.com/blog/242842 HTTP/1.1 

HTTP规范定义了8种可能的请求方法:(最常见的就是 GET 和 POST 两种方法) 

GET -- 检索URI中标识资源的一个简单请求 
HEAD -- 与GET方法相同,服务器只返回状态行和头标,并不返回请求文档 
POST -- 服务器接受被写入客户端输出流中的数据的请求 
PUT -- 服务器保存请求数据作为指定URI新内容的请求 
DELETE -- 服务器删除URI中命名的资源的请求 
OPTIONS -- 关于服务器支持的请求方法信息的请求 
TRACE -- Web服务器反馈Http请求和其头标的请求 
CONNECT -- 已文档化但当前未实现的一个方法,预留做隧道处理 

     2)请求头标 

请求头标:由key :value 健值组成,每行一对。请求头标用来通知服务器有关客户端的功能和标识。 

HOST -- 请求的哪一个服务器端地址,主地址,比如:我的技术blog:cuishen.iteye.com 
User-Agent -- 用户即客户端可以使用的浏览器 ,如: Mozilla/4.0 
Accept -- 即客户端可以接受的MIME 类型列表,如image/gif、text/html、application/msword 
Content-Length -- 只适用于POST请求,以字节给出POST数据的尺寸 

     3)空行  

发送回车符和退行,通知服务器以下不再有头标。 

     4)请求数据 

使用POST传送数据,最常使用的是Content-Type和Content-Length头标。 

     
     请求报文总结: 
     
     我们可以这样写出一个标准的 HTTP请求: 

POST  /blog/242842 HTTP1.1 
HOST: cuishen.iteye.com/ 
User-Agent: Mozilla/4.0 
Accpt: image/gif,text/html,application/pdf,image/png... 
key=value&key=value&key=value...... (POST()请求的数据) 

     这上面的一个例子意思是: 
     
我要去访问的服务器端的地址是cuishen.iteye.com/ 它下面的资源 /blog/242842 
连起来就是: cuishen.iteye.com/blog/242842 
这个页面用的是 HTTP1.1 规范,我的浏览器版本是Mozilla/4.0  
可以支持的MIME格式为  image/gif,text/html,application/pdf,image/png...等等 

这个MIME格式我们在servlet中写法是:response.setContentType("text/html;charset=gb2312"); 
或者在jsp中写法是:<%@ page contentType="text/html;charset=gb2312"%> 
或者在html中写法是: 

GET 和 POST 最直观的区别就是:GET方法将数据的请求跟在了所请求的URL后面,也就是在请求行里面我们是这么样来做的: 

GET  /blog/242842?key=value&key=value&key=value......HTTP1.1 

实际上用 GET 是这样传递数据的: 

http://cuishen.iteye.com/?page=2...... 


   iii.服务器端响应请求生成结果并回发(response) 


     Web 服务器解析请求,定位指定的资源 http://cuishen.iteye.com/blog/242842 


     1)根据请求时的 GET/POST 对应的用servlet里的 doGet() / doPost()方法来处理(有可能是一些业务逻辑,也有可能是一些验证等等,也有可能是一些数据查询,提交等等)其有效的数据就来源于key=value&key=value&key=value......,以及其它的一些封装在 request 对象中的数据资源。 

     
     2)处理请求之后,由 response 对象得到 java.io.PrintWriter 输出流对象out,通过 out.println(); 将数据以指定的格式,如按照response.setcontentType("text/html;charset=gb2312");的格式输出到输出流。 

     它的响应报文与请求报文非常类似,其区别就在于:我们在请求阶段的请求行被状态行给替换了,再来看响应报文: 


     3)一个响应报文由四个部分组成:状态行、响应头标、空行、响应数据: 

(a).状态行: 

    状态行由三个标记组成:HTTP版本、响应代码和响应描述。 
                                                                
HTTP1.1 --- 100 --- continue  //继续追加后继内容 
HTTP1.1 --- 200 --- OK  //一切正常 
HTTP1.1 --- 301 --- Moved Permanently  //请求的文档在其它地方,会自动连接 
HTTP1.1 --- 403 --- Forbidden  //绝对拒绝你访问这个资源,不管授权没有 
HTTP1.1 --- 400 --- Bad Request  //客户端请求中的不良语法 
HTTP1.1 --- 404 --- Not Found  //最常见,绝对是大名鼎鼎的找不到 

    HTTP响应码: 

1xx:提示性信息,告诉客户端应该对某些其它的动作作出响应 
2xx:这些就代表了请求成功 
3xx:重定向,为了完成请求,必须进一步执行的动作 
4xx:客户端错误 
500-599: 服务器端的错误 

(b).响应头标:像请求头标一样,它们指出服务器的功能,标识出响应数据的细节。 

    Date: Sat, 31 Dec 2005 23:59:59 GMT  --响应生成的日期和时间 
    ContentType: 'text/html;charset=gb2312' 
            Content-Length: 122  --响应中的字节数,只在浏览器使用永久(Keep-alive)HTTP连接时需要。 

(c).空行:最后一个响应头标之后是一个空行,发送回车符和退行,表明服务器以下不再有头标。 

(d).响应数据:HTML文档和图像等,也就是HTML本身。out.println("......");写到客户端。 

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  1. <html>  
  2. <head>  
  3. <title>Welcome to cuishen's IT blogtitle>  
  4. head>  
  5. <body>  

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