Java模拟实现HTTP服务器项目实战攻略

简介

本攻略旨在帮助Java初学者或者对于Web开发有基础认识的人，利用Java模拟实现一个HTTP服务器。本攻略将涵盖以下内容：
- HTTP协议简介
- 建立Java Socket Server服务端
- 解析HTTP请求报文
- 构建HTTP响应报文

HTTP协议简介

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）是传输协议的一种，常用于客户端和服务器之间传输超文本和图片等内容。在HTTP中，客户端发出请求，服务器对请求做出响应。HTTP请求和响应都是通过报文传输的，请求报文和响应报文的基本格式由起始行，请求头、空行和消息体组成。

一个HTTP请求报文的格式如下：

GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.example.com
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/92.0.4515.107 Safari/537.36
Accept: */*
Accept-Encoding: gzip, deflate, br

一条HTTP响应报文的格式如下：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Content-Length: 4522
Connection: keep-alive
Server: Apache/2.4.7 (Ubuntu)
Last-Modified: Thu, 12 Aug 2021 02:44:49 GMT
ETag: "11a2-5c9ab63c50580"
Accept-Ranges: bytes
Vary: Accept-Encoding
Content-Encoding: gzip

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
...

建立Java Socket Server服务端

在Java中，使用ServerSocket()类可以创建一个TCP Server Socket，在指定的端口上监听来自客户端的连接，一旦有连接请求，Server Socket会返回一个与客户端通信的Socket实例。思路如下：

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 8080; // 定义监听的端口号为8080

        ServerSocket server = new ServerSocket(port);

        while (true) {
            // 监听客户端连接请求
            Socket client = server.accept();

            // 处理客户端请求
            handlerRequest(client);
        }
    }

    private static void handlerRequest(Socket client) throws IOException {
        // 解析HTTP请求报文
        // 构建HTTP响应报文
        // 将HTTP响应报文发送给客户端
    }
}

解析HTTP请求报文

了解HTTP请求报文的格式之后，我们需要解析它。可以使用Java的Scanner类，按行读取HTTP请求报文，第一行是请求行。请求行由三部分组成，分别为请求方法，请求资源，HTTP协议/版本号。请求行以CRLF（回车换行）结尾，因此我们使用Scanner类的nextLine()方法可以读取整个请求行。然后，我们可以解析请求头和消息体。

示例：

private static String handlerRequest(Socket client) throws IOException {
    InputStream input = client.getInputStream();

    // 按行读取HTTP请求报文
    Scanner scanner = new Scanner(input).useDelimiter("\r\n");
    String requestFirstLine = scanner.nextLine();
    System.out.println(requestFirstLine);

    // 解析请求头
    Map<String, String> headers = new HashMap<>();
    while (scanner.hasNextLine()) {
        String headerLine = scanner.nextLine();
        if (headerLine.isEmpty()) {
            // 请求头结束，开始解析消息体
            break;
        }
        System.out.println(headerLine);

        String[] headerParts = headerLine.split(": ");
        headers.put(headerParts[0], headerParts[1]);
    }

    // 解析消息体（略）

    scanner.close();
    input.close();
    client.close();

    return null;
}

构建HTTP响应报文

在解析HTTP请求报文之后，我们需要构建HTTP响应报文，并将它发送给客户端。HTTP响应报文的格式已经在上面的示例中展示过了。

我们可以使用Java的OutputStream类将HTTP响应报文输出给客户端。构建HTTP响应报文的时候，需要注意的是：
- HTTP响应报文必须以CRLF结尾；
- HTTP响应报文的消息体可以是HTML文档、图片、JSON数据等内容，需要根据请求头中Accept属性的值来确定。

示例：

private static void handlerRequest(Socket client) throws IOException {
    InputStream input = client.getInputStream();
    OutputStream output = client.getOutputStream();

    // 解析HTTP请求报文（略）

    // 构建HTTP响应报文
    String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                      "Content-Type: text/plain\r\n" +
                      "Content-Length: 6\r\n" +
                      "Connection: close\r\n" +
                      "\r\n" +
                      "Hello!";

    // 将HTTP响应报文发送给客户端
    output.write(response.getBytes("UTF-8"));

    output.close();
    input.close();
    client.close();
}

示例

我们可以写一个简单的客户端，通过Java Socket实现发送HTTP请求报文。在示例中，我们向服务器发送一个GET请求，请求资源为/index.html。

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String host = "localhost";
        int port = 8080;

        Socket client = new Socket(host, port);

        OutputStream output = client.getOutputStream();
        String request = "GET /index.html HTTP/1.1\r\n" +
                         "Host: " + host + "\r\n" +
                         "Connection: close\r\n" +
                         "User-Agent: JavaClient/1.0\r\n" +
                         "\r\n";
        output.write(request.getBytes("UTF-8"));

        InputStream input = client.getInputStream();
        Scanner scanner = new Scanner(input).useDelimiter("\r\n");
        while (scanner.hasNextLine()) {
            System.out.println(scanner.nextLine());
        }

        scanner.close();
        input.close();
        output.close();
        client.close();
    }
}

总结

本攻略帮助Java初学者或者对于Web开发有基础认识的人，利用Java模拟实现一个HTTP服务器。我们了解了HTTP协议的基础知识，学习了如何建立Java Socket Server服务端，如何解析HTTP请求报文，以及如何构建HTTP响应报文并发送给客户端。同时，我们也提供了一些示例代码，方便读者理解。

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