Http в Java. Часть 2.5 - Простой web server.

Предыдущая статья оказалась достаточно объемной и в то же время не законченной. Привести пример HTTP клиента и не показать простейшего HTTP сервера, это как сказать "а" и забыть про "б". Пришло время все исправить.

Представление о том, как получить сообщение от клиента и отправить ему ответ, вы можете почерпнуть из первой статьи цикла. Чтобы развить пример tcp сервера и вырастить из него http сервер, надо подружить его с http протоколом. Естественно, поддержка всего протокола сервером - задача не самая простая и очень далеко выходящая за рамки одной статьи. Поэтому приводимая реализация веб-сервера будет ограничена возможностью отдавать точно указанный контент и выводить содержимое запроса в консоль. Практическое применение такому серверу найти не просто, но для экспериментов, при изучении http и особенно ajax, он может пригодиться.

Реализация веб-сервера будет разбита на две части: первая (класс HttpServer) будет отвечать за прием сообщений от клиентов, вторая (класс ClientSession) за их обработку.

Код класса HttpServer представлен ниже:

   
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * Обрабатывает запросы от клиентов, возвращая файлы, указанные 
 * в url-path или ответ с кодом 404, если такой файл не найден.
 *
 */
public class HttpServer {

   /**
    * Первым аргументом может идти номер порта.
    */
   public static void main(String[] args) {
      /* Если аргументы отсутствуют, порт принимает значение поумолчанию */
      int port = DEFAULT_PORT;
      if (args.length > 0) {
         port = Integer.parseInt(args[0]);
      }
      /* Создаем серверный сокет на полученном порту */
      ServerSocket serverSocket = null;
      try {
         serverSocket = new ServerSocket(port);
         System.out.println("Server started on port: "
               + serverSocket.getLocalPort() + "\n");
      } catch (IOException e) {
         System.out.println("Port " + port + " is blocked.");
         System.exit(-1);
      }
      /*
       * Если порт был свободен и сокет был успешно создан, можно переходить к
       * следующему шагу - ожиданию клинтов
       */
      while (true) {
         try {
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            /* Для обработки запроса от каждого клиента создается
             * отдельный объект и отдельный поток */
            ClientSession session = new ClientSession(clientSocket);
            new Thread(session).start();
         } catch (IOException e) {
            System.out.println("Failed to establish connection.");
            System.out.println(e.getMessage());
            System.exit(-1);
         }
      }
   }

   private static final int DEFAULT_PORT = 9999;
}
   

Приведенный код не должен вызвать затруднений. В нем создается серверный сокет, и при каждом новом подключении клиента его обработка делегируется очередному объекту ClientSession.

Полный код  ClientSession приводится ниже, после идут небольшие пояснения к нему:

   
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;

/**
 * Обрабатывает запрос клиента.
 */
public class ClientSession implements Runnable {

   @Override
   public void run() {
      try {
         /* Получаем заголовок сообщения от клиента */
         String header = readHeader();         
         System.out.println(header + "\n");
         /* Получаем из заголовка указатель на интересующий ресурс */
         String url = getURIFromHeader(header);
         System.out.println("Resource: " + url + "\n");
         /* Отправляем содержимое ресурса клиенту */
         int code = send(url);
         System.out.println("Result code: " + code + "\n");
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
         try {
            socket.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }

   public ClientSession(Socket socket) throws IOException {
      this.socket = socket;
      initialize();
   }

   private void initialize() throws IOException {
      /* Получаем поток ввода, в который помещаются сообщения от клиента */
      in = socket.getInputStream();
      /* Получаем поток вывода, для отправки сообщений клиенту */
      out = socket.getOutputStream();
   }

   /**
    * Считывает заголовок сообщения от клиента.
    * 
    * @return строка с заголовком сообщения от клиента.
    * @throws IOException
    */
   private String readHeader() throws IOException {
      BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
      StringBuilder builder = new StringBuilder();
      String ln = null;
      while (true) {
         ln = reader.readLine();
         if (ln == null || ln.isEmpty()) {
            break;
         }
         builder.append(ln + System.getProperty("line.separator"));
      }
      return builder.toString();
   }

   /**
    * Вытаскивает идентификатор запрашиваемого ресурса из заголовка сообщения от
    * клиента.
    * 
    * @param header
    *           заголовок сообщения от клиента.
    * @return идентификатор ресурса.
    */
   private String getURIFromHeader(String header) {
      int from = header.indexOf(" ") + 1;
      int to = header.indexOf(" ", from);
      String uri = header.substring(from, to);
      int paramIndex = uri.indexOf("?");
      if (paramIndex != -1) {
         uri = uri.substring(0, paramIndex);
      }
      return DEFAULT_FILES_DIR + uri;
   }

   /**
    * Отправляет ответ клиенту. В качестве ответа отправляется http заголовок и
    * содержимое указанного ресурса. Если ресурс не указан, отправляется
    * перечень доступных ресурсов.
    * 
    * @param url
    *           идентификатор запрашиваемого ресурса.
    * @return код ответа. 200 - если ресурс был найден, 404 - если нет.
    * @throws IOException
    */
   private int send(String url) throws IOException {
      InputStream strm = HttpServer.class.getResourceAsStream(url);
      int code = (strm != null) ? 200 : 404;
      String header = getHeader(code);
      PrintStream answer = new PrintStream(out, true, "UTF-8");
      answer.print(header);
      if (code == 200) {
         int count = 0;
         byte[] buffer = new byte[1024];
         while((count = strm.read(buffer)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, count);
         }
         strm.close();
      }
      return code;
   }

   /**
    * Возвращает http заголовок ответа.
    * 
    * @param code
    *           код результата отправки.
    * @return http заголовок ответа.
    */
   private String getHeader(int code) {
      StringBuilder buffer = new StringBuilder();
      buffer.append("HTTP/1.1 " + code + " " + getAnswer(code) + "\n");
      buffer.append("Date: " + new Date().toGMTString() + "\n");
      buffer.append("Accept-Ranges: none\n");
      buffer.append("Content-Type: " + contentType + "\n");
      buffer.append("\n");
      return buffer.toString();
   }

   /**
    * Возвращает комментарий к коду результата отправки.
    * 
    * @param code
    *           код результата отправки.
    * @return комментарий к коду результата отправки.
    */
   private String getAnswer(int code) {
      switch (code) {
      case 200:
         return "OK";
      case 404:
         return "Not Found";
      default:
         return "Internal Server Error";
      }
   }

   private Socket socket;
   private InputStream in = null;
   private OutputStream out = null;
   
   private static final String DEFAULT_FILES_DIR = "/www";
}

 Первое, что делает ClientSession - это получает содержимое запроса и выводит его в стандартный поток вывода. Т.к. данная реализация не предусматривает реакции на параметры запроса, то тело запроса не представляет интереса и чтение самого запроса ограничивается только его заголовком:

if (ln == null || ln.isEmpty()) {
   break;
}

Далее, из заголовка сообщения получается url запрашиваемого ресурса. В соответствии с протоколом http, url вытаскивается из первой строки заголовка как подстрока между первыми двумя пробелами. От url отрезаются параметры запроса (если они присутствуют).

private String getURIFromHeader(String header) {
   int from = header.indexOf(" ") + 1;
   int to = header.indexOf(" ", from);
   String uri = header.substring(from, to);
   int paramIndex = uri.indexOf("?");
   if (paramIndex != -1) {
      uri = uri.substring(0, paramIndex);
   }
   return DEFAULT_FILES_DIR + uri;
}

Для удобства, корневой директорией сервера считается папка www, но это всего лишь несущественная условность.

Для ответа клиенту формируется простейший http заголовок, указывающий код ответа. Доступны два кода: 200 - если запрашиваемый ресурс был найден и всеми любимый 404 - если ресурса не оказалось. Дополнительно в заголовке указывается время и тот факт, что сервер не поддерживает докачку файлов (оба поля не существенны и приводятся чисто формально).

private String getHeader(int code) {
   StringBuffer buffer = new StringBuffer();
   buffer.append("HTTP/1.1 " + code + " " + getAnswer(code) + "\n");
   buffer.append("Date: " + new Date().toGMTString() + "\n");
   buffer.append("Accept-Ranges: none\n");
   buffer.append("\n");
   return buffer.toString();
}

При отправке ответа ресурсы получаются несколько неординарным способом:

private int send(String url) throws IOException {
   // Здесь можно было бы ожидать работу с классом File...
   InputStream strm = HttpServer.class.getResourceAsStream(url);
   int code = (strm != null) ? 200 : 404;
   String header = getHeader(code);
   PrintStream answer = new PrintStream(out, true, "UTF-8");
   answer.print(header);
   if (code == 200) {
      int count = 0;
      byte[] buffer = new byte[1024];
      while((count = strm.read(buffer)) != -1) {
         out.write(buffer, 0, count);
      }
      strm.close();
   }
   return code;
}

Это сделано для того, чтобы можно было уместить весь сервер в одном jar архиве.

Собранный проект вы можете взять здесь . Для запуска требуется java  версии 6 и выше. Команда для запуска проекта: java -jar webserver.jar <номер порта>. Номер порта можно не указывать, тогда сервер будет запущен на 9999 порту:

$>java -jar webserver.jar
Server started on port: 9999

Чтобы проверить работоспособность сервера, перейдите по адресу: http://localhost:9999/index.html В случае успеха должна открыться страница, которая лежит в папке www внутри jar архива с сервером. Для размещения собственных ресурсов на сервере просто добавьте их в папку www внутри архива и перейдите по ссылке http://localhost:9999/<путь>, где <путь> - это это путь к интересующему вас ресурсу относительно папки www внутри архива. Внимание! В <пути> в качестве разделителя необходимо использовать прямой слэш "/". Если путь будет содержать ссылку не на файл, а на директорию, будет выведено содержимое этой директории.

Содержимое, отправленное серверу можно увидеть в окне терминала из которого был запущен сервер. Помимо заголовка запроса будет выведен запрашиваемый адрес и код ответа сервера:

$>java -jar webserver.jar
Server started on port: 9999

GET /index.html HTTP/1.1
Host: localhost:9999
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1; rv:13.0) Gecko/20100101 Firefox/13.0.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: ru-ru,ru;q=0.8,en-us;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive


Resource: /www/index.html

Result code: 200

Для прекращения работы сервера воспользуйтесь стандартной комбинацией клавиш Ctrl+C

UPD: исправлена ошибка из-за которой страница открывалась как текстовый файл с исходным кодом. В заголовок проставляется тип содержимого Content-Type.