Web开发
Web基础
HTTP协议
在Web应用中，浏览器请求一个URL，服务器就把生成的HTML网页发送给浏览器，而浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP，所以：
- HTML是一种用来定义王爷的文本，会HTML，就可以编写网页；
- HTTP是在网络上传输HTML的协议，用于浏览器和服务器的通信。
HTTP协议是一个基于TCP协议之上的请求-响应协议。
对于Browser来说，请求页面的流程如下：
- 与服务器建立TCP连接；
- 发送HTTP请求；
- 收取HTTP响应，然后把网页在浏览器中显示出来。
浏览器发送的HTTP请求如下：
GET / HTTP/1.1
Host: www.sina.com.cn
User-Agent: Mozilla/5.0 xxx
Accept: */*
Accept-Language: zh-CN, zh; q=0.9, en-US; q=0.8
其中，第一行表示使用GET请求获取路径为/的资源，并使用HTTP/1.1协议，从第二行开始，每行都是以Header: Value形式表示的HTTP头，比较常用的HTTP Header包括：
- Host: 表示请求的主机名，因为一个服务器上可能运行着多个网站，因此，Host表示浏览器正在请求的域名；
- User-Agent: 标识客户端本身，例如Chrome浏览器的标识类似
Mozilla/5.0 ... Chrome/79，IE浏览器的标识类似Mozilla/5.0 (Windows NT ...) like Gecko; - Accept: 表示浏览器能接收的资源类型，如
text/*，image/*或者*/*表示所有； - Accept-Language: 表示浏览器偏好的语言，服务器可以据此返回不同语言的网页；
- Accept-Encoding: 表示浏览器可以支持的压缩类型，例如
gzip, deflate, br。
服务器的响应如下：
HTTP/1.1 200 Ok
Content-Type: text/html
Content-Length: 21932
Content-Encoding: gzip
Cache-Control: max-age=300
<html>...网页数据...
服务器响应的第一行总是版本号+空格+数字+空格+文本，数字表示响应代码，其中2xx表示成功，3xx表示重定向，4xx表示客户端引发的错误，5xx表示服务器端引发的错误。数字是给程序识别，文本则是给开发者调试使用的。常见的响应代码有：
- 200 OK: 表示成功；
- 301 Moved Permanently: 表示该URL已经永久重定向；
- 302 Found: 表示该URL需要临时重定向；
- 304 Not Modified: 表示该资源没有被修改，客户端可以使用本地缓存的版本；
- 400 Bad Request: 表示客户端发送了一个错误的请求，例如参数无效；
- 401 Unauthorized: 表示客户端因为身份未验证而不允许访问该URL；
- 403 Forbidden: 表示服务器因为权限问题拒绝了客户端的请求；
- 404 Not Found:表示客户端请求了一个不存在的资源；
- 500 Internal Server Error: 表示服务器处理时内部出错，例如因为无法连接数据库；
- 503 Service Unavailable: 表示服务器此刻暂时无法处理请求。
从第二行开始，服务器每一行均返回一个HTTP头。服务器经常返回的HTTP Header包括：
- Content-Type：表示该响应内容的类型，例如
text/html，image/jpeg； - Content-Length：表示该响应内容的长度（字节数）；
- Content-Encoding：表示该响应压缩算法，例如
gzip； - Cache-Control：指示客户端应如何缓存，例如
max-age=300表示可以最多缓存300秒。
HTTP请求和响应都由HTTP Header和HTTP Body构成，其中HTTP Header每行都以\r\n结束。如果遇到两个连续的\r\n，那么后面就是HTTP Body。浏览器读取HTTP Body，并根据Header信息中指示的Content-Type、Content-Encoding等解压后显示网页、图像或其他内容。
通常浏览器获取的第一个资源是HTML网页，在网页中，如果嵌入了JavaScript、CSS、图片、视频等其他资源，浏览器会根据资源的URL再次向服务器请求对应的资源。
编写HTTP Server
我们来看一下如何编写HTTP Server。一个HTTP Server本质上是一个TCP服务器，我们先用TCP编程的多线程实现的服务器端框架：
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(8080); // 监听指定端口
System.out.println("server is running ...");
for(;;) {
Socket sock = ss.accept();
System.out.println("connected from " + sock.getRemoteSocketAddress());
Thread t = new Handler(sock);
t.start();
}
}
}
class Handler extends Thread {
Socket sock;
public Handler(Socket sock) {
this.sock = sock;
}
public void run() {
try (InputStream input = this.sock.getInputStream()) {
try (OutputStream output = this.sock.getOutputStream()) {
handle(input, output);
}
} catch (Exception e) {
try {
this.sock.close();
}catch (IOException ioe) {
}
System.out.println("client disconnected.");
}
}
private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
var writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
// TODO: 处理HTTP请求
}
}
只需要在handle()方法中，用Reader读取HTTP请求，用Writer发送HTTP响应，即可实现一个最简单的HTTP服务器。编写代码如下：
private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
System.out.println("Process new http request ...");
var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
var writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
// 读取HTTP请求：
boolean requestOk = false;
String first = reader.readLine();
if (first.startsWith("GET / HTTP/1.")) {
requestOk = true;
}
for (;;){
String header = reader.readLine();
if (header.isEmpty()) { // 读取到空行时，HTTP Header读取完毕
break;
}
System.out.println(header);
}
System.out.println(requestOk ? "Response OK" : "Response Error");
if (!requestOk){
// 发送错误响应
writer.write("404 Not Found\r\n");
writer.write("Content-Length: 0\r\n");
writer.write("\r\n");
writer.flush();
}else{
// 发送成功响应
String data = "Hello, world!
";
int length = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length;
writer.write("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
writer.write("Connection: close\r\n");
writer.write("Content-Type: text/html\r\n");
writer.write("Content-Length: " + length + "\r\n");
writer.write("\r\n"); // 空行标识Header和Body的分隔
writer.write(data);
writer.flush();
}
}
这里的核心代码是，先读取HTTP请求，这里我们只处理GET /的请求。当读取到空行时，表示已读到连续两个\r\n，说明请求结束，可以发送响应。发送响应的时候，首先发送响应代码HTTP/1.0 200 OK表示一个成功的200响应，使用HTTP/1.0协议，然后，依次发送Header，发送完Header后，再发送一个空行标识Header结束，紧接着发送HTTP Body，在浏览器输入http://local.liaoxuefeng.com:8080/就可以看到响应页面：
HTTP目前有多个版本，1.0是早期版本，浏览器每次建立TCP连接后，只发送一个HTTP请求并接收一个HTTP响应，然后就关闭TCP连接。由于创建TCP连接本身就需要消耗一定的时间，因此，HTTP 1.1允许浏览器和服务器在同一个TCP连接上反复发送、接收多个HTTP请求和响应，这样就大大提高了传输效率。
我们注意到HTTP协议是一个请求-响应协议，它总是发送一个请求，然后接收一个响应。能不能一次性发送多个请求，然后再接收多个响应呢？HTTP 2.0可以支持浏览器同时发出多个请求，但每个请求需要唯一标识，服务器可以不按请求的顺序返回多个响应，由浏览器自己把收到的响应和请求对应起来。可见，HTTP 2.0进一步提高了传输效率，因为浏览器发出一个请求后，不必等待响应，就可以继续发下一个请求。
HTTP 3.0为了进一步提高速度，将抛弃TCP协议，改为使用无需创建连接的UDP协议，目前HTTP 3.0仍然处于实验阶段。
小结
使用B/S架构时，总是通过HTTP协议实现通信；
Web开发通常是指开发服务器端的Web应用程序。
Servlet入门
在上一节中，我们看到，编写HTTP服务器其实是非常简单的，只需要先编写基于多线程的TCP服务，然后在一个TCP连接中读取HTTP请求，发送HTTP响应即可。
但是，要编写一个完善的HTTP服务器，以HTTP/1.1为例，需要考虑的包括：
- 识别正确和错误的HTTP请求；
- 识别正确和错误的HTTP头；
- 复用TCP连接；
- 复用线程；
- IO异常处理；
- …
这些基础工作需要耗费大量的时间，并且经过长期测试才能稳定运行。如果我们只需要输出一个简单的HTML页面，就不得不编写上千行底层代码，那就根本无法做到高效而可靠地开发。
因此，在JavaEE平台上，处理TCP连接，解析HTTP协议这些底层工作统统扔给现成的Web服务器去做，我们只需要把自己的应用程序跑在Web服务器上。为了实现这一目的，JavaEE提供了Servlet API，我们使用Servlet API编写自己的Servlet来处理HTTP请求，Web服务器实现Servlet API接口，实现底层功能：
我们来实现一个最简单的Servlet:
// WebServlet注解表示这是一个Servlet，并映射到地址/:
@WebServlet(urlPatterns = "/")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp)
throws ServletException, IOException {
// 设置响应类型：
resp.setContentType("text/html");
// 获取输出流：
PrintWriter pw = resp.getWriter();
// 写入响应：
pw.write("Hello, world!
");
// 最后不要忘记flush强制输出：
pw.flush();
}
}