简易 HTTP Server 实现(JAVA)

该简易的J2EE WEB容器缺失很多功能，却可以提供给大家学习HTTP容器大致流程。

注：容器功能很少，只供学习。

1. 支持静态内容与Servlet，不支持JSP

2. 仅支持304/404

3. 该设计参考Jetty容器

GIT地址：https://git.oschina.net/redcode/jerry.git

一、HTTP请求处理流程：

HTTP包的解析直接使用Socket读取InputStream，再根据HTTP协议读取HTTP请求头于数据体，HTTP GET请求头类似如下：

GET / HTTP/1.1
Accept: */*
Accept-Language: zh-CN
User-Agent:
Accept-Encoding: gzip, deflate
Host: www.baidu.com
Connection: Keep-Alive

1. 如GET / HTTP/1.1代表是GET 请求，请求路径为/，协议版本为HTTP 1.1，中间使用空格分隔，请求头每个属性一行，使用\n换行(WINDOWS为\r\n)。

当解析Socket的InputStream的时候首先读取第一行，代码类似如下：

BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader(socket.getInputStream()) );
String reqCmd = br.readLine();
if(reqCmd == null){
    return null; //数据包不正常，忽略
}
String[] cmds = reqCmd.split("\\s");

2. POST 请求包类似如下：

POST /login HTTP/1.1
Accept: */*
User-Agent:
Host:
Pragma: no-cache
Cookie:
Content-Length: 25

count=1&viewid=lNe3tRpyVj

请求头后换行，再封装POST请求数据：count=1&viewid0=lNe3tRpyVj

解析POST请求包时，读取请求头后再读取数据，存入Map中。检查请求类型如下：

//Request method check
if(!HttpMethod.isAccept(cmds[0])) {
    return null;
}

接受的请求类型枚举:

public enum HttpMethod {
    GET,
    POST;

    public static boolean isAccept(String method) {
        for(HttpMethod m : HttpMethod.values()) {
            if(m.name().equals(method)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static HttpMethod getMethod(String method){
        for(HttpMethod m : HttpMethod.values()) {
            if(m.name().equals(method)) {
                return m;
            }
        }
        return null;
    }
}

POST 请求需读取 Content-Length 属性，即需要知道POST包中的参数包大小，当TCP包被拆分通过几条链路到达目的地时，根据包长度使得服务端能合理的等待数据到来。

//Read headers
String line;
int contentLength = 0;
HashMap<String,String> headers = new HashMap<String, String>();
while( (line = br.readLine()) != null
        && !line.equals("") ) {

    int idx = line.indexOf(": ");
    if(idx == -1) {
        continue;
    }
    if(HttpHeaders.CONTENT_LENGTH.equals(line)) {
        contentLength = Integer.parseInt(line.substring(idx+2).trim());
    }
    headers.put(line.substring(0, idx), line.substring(idx+2));
}

二、总体设计说明：

1. 从Main函数开始说明应该的设计方法，有些机制可用于其他软件的设计。

部署结构如下：

%HOME%/lib/*    ----依赖包

%HOME%/conf/*  -----配置文件夹

%HOME%/startup.sh  ---启动SHELL

%HOME%/logs/*    ----日志文件夹

%HOME%/webapps/*  ----页面部署路径

这个设计方法很类似于TOMCAT。ECLIPSE包结构截图如下：

工程启动类 org.mike.jerry.launcher.Main

lib类加载器 org.mike.jerry.launcher.ClassPath

服务加载类 org.mike.jerry.launcher.Bootstrap，该类中读取配置并启动服务端口监听。

配置文件conf/config.properties  默认配置80端口，启动后使用 http://127.0.0.1即可访问。

2. 请求接受与线程池

真正处理请求即为org.mike.jerry.server.SocketConnector ，启动与接受请求：

protected ServerSocket newServerSocket(String host, int port,int backlog) throws IOException{
        ServerSocket ss= host==null?
            new ServerSocket(port,backlog):
            new ServerSocket(port,backlog,InetAddress.getByName(host));

        return ss;
    }

    public void accept() throws IOException {
        log.info("Server started ...");

        while(started){
            Socket socket = serverSocket.accept();
            ConnectorEndPoint connector = new ConnectorEndPoint(socket);
            connector.dispatch();
        }
    }

每次请求开启一个ConnectorEndPoint线程处理，该线程从线程池中获取(org.mike.jerry.server.util.thread.ThreadPool)，处理如下：

 /* Request Handler
     */
protected class ConnectorEndPoint extends SocketEndPoint implements Runnable {

        public ConnectorEndPoint(Socket socket) throws IOException {
            super(socket);
            socket.setSoTimeout(7000);
        }

        public void dispatch() {
            threadPool.dispatch(this);
        }

        @Override
        public void run() {
          ......
       }
}

 3. HTTP包解析器

HTTP包解析类由org.mike.jerry.http.HttpRequestDecoder工作，HTTP请求处理都位于org.mike.jerry.http包中。

请求解析工作有几点：

1. 读取请求头，区分GET POST，获取请求头属性，GET读取URL中的符号“?”并解析参数，POST需要根据Content-Length再读取请求体中的请求参数。

把解析完成的数据存入Request中，根据Servlet设计规范，Request中需要存储请求体放入ServletInputStream in中，以供容器使用者在Servlet中能读取到InputStream.

2. 请求读取完毕后 把Resuqet交与 ResourceHandler 处理，读取所需要请求的资源。

4. 读取资源

资源的读取中，默认请求为/的会固定读取/index.html文件，该属性本应该在web.xml中配置，不过为了学习简易，硬编码于此。

1. 首先检查这路径是否在Servlet中有匹配的，如果没有，则进行下一步。

2. 从webapps文件夹中读取请求的文件，如果不存在，则返回404，如果存在，则进行下一步。

3. 读取请求中的ETag码，这个标志类似于MD5、SHA1等文件摘要，用于标志文件是否改变，如果未改变，则返回304，节省服务器资源(CPU、磁盘与网络等)

，只是MD5与SHA1计算文件摘要需要的CPU周期较长，固计算方法修改如下：

public String getWeakETag() {
        try{
            StringBuilder b = new StringBuilder(32);
            b.append("M/\"");

            int length=uri.length();
            long lhash=0;
            for (int i=0; i<length;i++)
                lhash= 31*lhash + uri.charAt(i);

            B64Code.encode(file.lastModified()^lhash, b);
            B64Code.encode(length^lhash, b);
            b.append('"');
            return b.toString();
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

5. 如果文件发生改变，则重新读取文件字节流，放入响应包Response中。

 

5. 响应HTTP包封装

5.1 响应头输出: 首先获取socket输出流，再写出头信息，127.0.0.1抓包工具可使用rawcap，得到pcap包后使用wireshark查看，格式类似于：

HTTP/1.1 200 OK
ETag: M/"AJMRnIhabgYAJMQ2H/NnL0"
Date: Wed, 5 Nov 2014 09:58:17 GMT
Content-Length: 1102
Last-Modified: Wed, 2 Jul 2014 23:01:08 GMT
Connection: Keep-Alive
Content-Type: text/html
Server: M
Cache-Control: private

相应代码如：

　　　　　　　　　OutputStream out = socket.getOutputStream();

                //config status message
                String respStat = HttpStatus.getMessage(response.getStatus());

                StringBuilder headers = new StringBuilder();
                headers.append(response.getHttpVersion() + " "
                        + response.getStatus() + " " + respStat + StringUtil.CRLF);

                //write headers
                for(Map.Entry<String, String> header : response.getHeaders().entrySet()){
                    headers.append(header.getKey() + ": " + header.getValue() + StringUtil.CRLF);
                }

                headers.append(StringUtil.CRLF);//响应头写入完毕必须空一行，这也是协议规定，以区分响应体
                out.write(headers.toString().getBytes())

写入响应头后再写入响应体，也就是请求的资源内容。