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引言
由于本人读的交通类大学的计算机科学，最近有个铁路实习，需要实现一个B/S架构的管理系统，我负责的是后端提供管理数据库的服务。
网上查阅资料后决定用Tomcat实现java服务的提供，但是网上学着学着，发现服务器本质就是通过套接字socket建立IO流传递信息的一个过程。用Tomcat虽然好，但是由于高度分装性，学不到底层原理。本着大学压榨自己的思想（别问，问就是我头铁），就干脆自己写一个简单的仅仅提供HTTP服务的服务器（确实很有成就感，哈哈哈哈哈）。
阅读本篇文章需要的知识有：
只要会java的基本语法就行，笔者本人也只学了一个学期的java （对，我是菜鸡，如果有错误的地方大家在评论区清点喷）
TCP协议介绍
说到大名鼎鼎的TCP协议，肯定马上就有人想到三次握手，四次挥手和滑动窗口等等。但是这些不是我想讲的！ 在java高度封装下，只需要知道TCP协议是保证交付的一个协议就行。什么是保证交互呢？就是你发给我一个信息，我一定会告诉你我收到了你的信息，如果我没有告诉你，那么你就要重发请求。
举个简单的例子：
A对B说：晚上我们一起去吃烤肉？
情况一：
B对A说：好。
A就知道B同意了。
情况二：
B没听见A说的什么，什么也没有回应
A不知道B的想法，A再问B：你说什么？
情况三：
B对A说：好。
A没有听清楚B说什么。
A再问B：你说什么？
上面三种情况分别对应：
一：成功交付
二：A的包丢了
三：B的包丢了
根据反馈处理机制，A重新发送包，所以实现了互联网可靠传输。
因为Java实现的服务器也是需要在局域网中通信，不排除丢包的可能性，我选择浏览器和服务器传输数据建立的所有连接都是TCP连接，不需要考虑网络丢包的可能性，我们只考虑服务器发送的信息类型及如何发送信息，即实现了网络对我的透明性。
HTTP协议介绍
因为是B/S架构下的服务器，且本人网络基础知识才刚刚学完（由于中途参加了蓝桥杯国赛，偷偷用了几节网络课学算法，好多地方都是自学，感觉学的不太好，内卷失败，哈哈哈），所以就没有用HTTPS来给自己加大游戏难度，自己手动实现了精简的不能再精简的HTTP协议。好，现在步入正题，讲讲HTTP协议。
HTTP：
（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）就是一个传输超文本的协议，啥是超文本呢？广义来说，就是信息的载体，包括但不限于视频，音频。HTTP规定了报文的格式，方便浏览器和服务器识别报文的信息。
HTTP报文格式：
HTTP报文分为请求报文和响应报文，分别用于客户向服务器发送请求和服务器对请求产生应答。请求报文我用到了GET和POST报文格式，所以对于请求报文我暂时只讲这两种报文根式。GET就是向服务器请求一个静态文件，POST就是向服务器请求一个动态服务。
GET报文：
请求行：GET filename.xxx HTTP/1.1
请求头：Host: xxx.xxx.xxx.xxx:8080
。。。
Upgrade-Insecure-Requests: 1
请求体：message
1.GET报文分为请求行，请求头和请求体三个部分组成。 请求行说明这是一个GET报文，需要服务器向浏览器发送filename.xxx文件，采用的HTTP协议版本为1.1
2.请求头告知了服务器的一些报文的信息
3.请求体就是发送的额外信息， GET是一个请求静态文件的报文，只需要告诉浏览器报文的名字，不需要发送额外信息，所以请求体为空。
POST报文格式：
请求行：POST programname.java HTTP/1.1
请求头：Host: xxx.xxx.xxx.xxx:8080
。。。
Cookie: Idea-dd687ae7=0eebdb6c-d2c6-4dd3-941b-755e9519ebfc
请求体：message
1.POST报文也分为请求行，请求头和请求体三个部分。 请求行说明这是一个POST报文，需要服务器向浏览器提供服务的程序为programname.java，采用的HTTP协议版本为1.1
2.请求头告知了服务器的一些报文的信息
3.请求体就是发送的额外信息， POST是一个请求动态服务的报文，有时候往数据库中存入信息需要发送额外信息，所以请求体一般不为空。
现在就讲完了我们需要用到的请求报文的格式，现在讲讲响应报文的格式。
OK报文
响应行：HTTP/1.1 200 OK
响应头：mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1
Content-Type:text/html;charset=utf-8
响应体：message
OK报文的代码是200，表示的意义是成功找到了目标报文并发送。
NotFound报文
响应行：HTTP/1.1 404 not found
响应头：mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1
Content-Type:text/html;charset=utf-8
响应体：file not found
NotFound报文的代码是404，表示请求的服务没有找到。
套接字Socket介绍
套接字由计算机的IP地址和端口号组成，相当于计算机连接互联网的接口，因为我们需要实现在局域网 （在互联网上通信需要域名，有没有好心人资助我20块钱买个域名，害，太穷了） 上通信，所以必须使用到端口号，端口号有操作系统管理，java也封装了专门的类，所以相对来说对我还是比较友好。
在这里，用java写服务器需要用到的所有理论知识就介绍完成了，现在正式开始写代码。
代码&思路
0.准备工作
这里主要是前期变量的定义，需要注意的是这里对动态服务进行了封装，用服务名称=执行服务的java类的地址 进行映射，再用java反射来实现类，从而提供服务。用到了.properties文件，来实现服务名和服务代码的映射。
//定义一个变量，用来存放服务端webcontent目录的绝对路径
public static String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir");
//定义静态变量，用于存放本次请求的静态页面的名称
private static String url = "";
//存放接收到的数据
private static StringBuffer content = null;
//定义一个静态map，用于提供动态服务
private static Map<String ,String> map=new HashMap<>();
//记录请求体
private static String message;
static {
//加载配置文件conf.properties到map中
Properties pro = new Properties();
try {
pro.load(new FileInputStream(WEB_ROOT+"\\conf.properties"));
Set set = pro.keySet();
Iterator it = set.iterator();
if (it.hasNext()){
String key = it.next().toString();
String value = pro.getProperty(key);
map.put(key,value);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
1.监听端口，等待建立IO流
无论是局域网还是互联网，信息网络中的传输都是以信息流的形式进行传输，所以必须采用IO流的形式来接受和发送信息。思路如下图：
ServerSocket serverSocket;
Socket socket = null;
InputStream is = null;
OutputStream os = null;
serverSocket = new ServerSocket(8080);//对8080端口号开启信息监听
while(true) {
//死循环是为了保证一直对该端口监听，而不是处理完一个web服务就结束程序
socket = serverSocket.accept();//这里会一直等待，直到接受到
//IO流才会继续运行程序
os = socket.getOutputStream();//得到输出流
is = socket.getInputStream();//得到输入流
2.得到请求报文后，分析请求报文
因为网络传输给服务器的是一长串字符串，虽然该字符串为标准的HTTP请求报文格式，但是服务器仍然无法识别，需要手动分析。
if(parse(is)) {
//判断是否为挥手信息
if (url.indexOf(".")!=-1) {
//GET请求
//发送网页静态资源
sentStaticResoure(os);
} else {
//POST请求
//根据提供的服务名来向浏览器提供服务
sentDyResourse(is,os);
}
}
注：判断是否为分手信息是因为浏览器关闭网页时，服务器会接收到一个空信息，而服务器对空信息无法分析，所有会报错，需要分开考虑。
3.服务完成，关闭IO流
在服务完成后，如果不关闭IO流，IO流会对这个端口进行阻塞，导致服务器无法对其他浏览器的请求提供服务。
try {
if (is != null)
is.close();
if (os != null)
os.close();
if (socket != null)
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
4.parse函数解析
这个函数是用来分析请求报文，得到静态服务需要传输的文件名，或者请求的动态服务名称，存入url变量（字符串类型）。
private static boolean parse(InputStream is) {
//定义一个变量，存放http协议请求数据
content = new StringBuffer();
//定义一个数组，存放http协议请求的原始数据，以字节流的形式存储
byte[] buffer = new byte[2048];
//报文长度
int len = -1;
try {
//读取数据
len = is.read(buffer);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
if (len == -1) {
//浏览器连接关闭产生的空报文
url = null;
return false;
}
//遍历字节数组，转存在content中
for (int i = 0; i < len; i++) {
content.append((char) buffer[i]);
}
//得到请求行的URL
System.out.println("content:\n" + content);
url = parseURL(content.toString());
return true;
}
private static String parseURL(String content) {
int index1, index2;
//第一个空格下标，前面是协议类型，如POST或者GET
index1 = content.indexOf(" ");
//第二个空格下标，前面是文件或者服务的名字
index2 = content.indexOf(" ", index1 + 1);
//message保存请求体
message = content.substring(content.lastIndexOf("\n")+1);
return content.substring(index1 + 2, index2);
}
5.sentStaticResoure函数解析
这个函数用于向浏览器发送静态数据，比如html文件，jpg图像等等。
private static void sentStaticResoure(OutputStream os) {
//定义一个字节数组，用于存放本次请求的静态资源html/css等等的文件
byte[] bytes = new byte[100000];
FileInputStream fis = null;
try {
//定义文件指针
File file = new File(WEB_ROOT, url);
if (file.exists()) {
//写入响应行
os.write("HTTP/1.1 200 OK\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//写入响应头
os.write("mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//得到文件的后缀名
String tail = url.substring(url.indexOf(".") + 1);
os.write(("Content-Type:text/" + tail + ";charset=utf-8\n").getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
os.write("\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//获得文件输入流对象
fis = new FileInputStream(file);
int len = fis.read(bytes);
//将文件以流的方式写入响应体
os.write(bytes, 0, len);
//清空缓冲区，确保数据发送完毕
os.flush();
} else {
//写入响应行
os.write("HTTP/1.1 404 not found\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//写入响应头
os.write("mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
os.write("Content-Type:text/html;charset=utf-8\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//写入响应体
os.write("\nfile not found".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//刷新缓冲区
os.flush();
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("文件为空");
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fis != null) {
//服务提供完成，关闭文件
fis.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
6.sentDyResourse函数解析
这个函数用于向浏览器发送动态服务内容，
private static void sentDyResourse(InputStream is, OutputStream os) {
try {
//响应行
os.write("HTTP/1.1 200 OK\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//响应头
os.write("mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
os.write(("Content-Type:text/html;charset=utf-8\n").getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//响应体
os.write("\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//得到服务的名称
url=url.substring(url.lastIndexOf("/")+1);
//创建一个类的反射，用来执行服务
Class clazz = Class.forName(map.get(url));
//实例化该类
Serable serable = (Serable) clazz.newInstance();
//提供服务
serable.server(message,os);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
7.404消息的发送
如果浏览器请求的服务不存在，或者浏览器请求的文件不存在，那么就需要返回一个404信息，告诉浏览器他访问的信息不存在。
//响应行
os.write("HTTP/1.1 404 not found\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//响应头
os.write("mytomcat1.Server:apach-Coyote/1.1\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
os.write("Content-Type:text/html;charset=utf-8\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//响应体
os.write("\nfile not found".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
//刷新缓冲区
os.flush();
8.举例一个服务
在配置文件中写好这个服务，然后就可以直接调用这个服务了。调用服务的方式就是通过java反射新建aaTest类，然后调用aaTest的方法。
package mytomcat2;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class aaTest implements Serable {
public aaTest(){
System.out.println("aa is creating");
}
@Override
public void server(String message, OutputStream os) {
try {
os.write(("我收到了:"+message).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
os.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
然后
按照上面的代码的思路，就可以用自己的电脑实现一个简单的服务器，虽然简陋，但是在写服务器的过程中，最大的收获不是写出来了一个服务器，而是加深了对计算机网络的理解，初步接触了socket编程，还有java反射等等的知识得到了巩固。**这里我没有放数据库的代码，一个是考虑到数据库处理设计到了大量java反射，对于一些对java反射不熟练的同学可能不友好；二是数据库只是java的一种服务，没必要纠结服务类型。**抓住主要矛盾，兼顾次要矛盾，就可以学到很多东西，压力也不会很大。