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设计说明书模板
山东建筑大学计算机科学与技术学院
程序设计实用案例选讲大作业说明书
题目：
多线程Web服务器的实现
课程：
程序设计实用案例选讲
院（部）：
计算机科学与技术
专业：
网络工程
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
袁卫华
完成日期：
2011/12/1
目录
多线程Web服务器的实现（Java）1
一、问题描述1
二、基本要求1
三、设计思想1
四、系统结构3
五、程序流程（或模块划分）3
六、源程序4
七、测试数据11
八、测试情况11
结论15
参考文献16
课程设计指导教师评语错误！
未定义书签。
多线程Web服务器的实现（Java）
一、问题描述
设计要求：
1.客户端通过浏览器访问Web服务器。
2.Web服务器可以并发地服务多个客户。
3.WebServer可以处理客户端浏览器通过GET＋URL方法传来的参数，根据参数生成相应的Web页面，并传递到客户端浏览器。
3.1定义通过URL传递参数的规则（至少包含三种不同的参数）；
3.2定义参数格式和处理流程；
3.3根据参数创建Web页面（HTML）。
4.Web服务器必须对出现的问题或错误创建相应的响应消息（WebPage），以对用户进行提示。
二、基本要求
1.熟悉HTTP/HTML规范；
2.熟练运用Eclipse开发环境；
3.掌握Java多线程机制；
4.理解Web服务器工作原理；
5.掌握JavaSocket程序设计；
三、设计思想
服务器和客户机通过http协议进行通信，通过socket服务器时刻监听客户端发送的请求，然后为每个请求创建一个线程。
1.http协议
HTTP（TheHypertextTransferProtocol）是请求---响应协议，客户端发送请求，与服务器建立可靠的tcp连接，服务器通过此连接将响应结果发生给客户端。
一个HTTP请求包含三个部分：
Method-URI-Protocol/Version-------方法-地址-版本
Requestheader-------请求头
Entitybody------请求实体
其中GET是请求的类型，URI完整地指定了Internet资源。
一个URI通常被解析为相对服务器的根目录。
这样，它应该总是以一个'/'前缀开始，一个URL实际上是URI的一种类型。
Version指的是该HTTP请求所用到的HTTP协议版本。
请求头包含了客户端环境与请求实体的一些有用的信息。
例如它包含浏览器设定的语言、实体的长度等等。
每条请求头用回车换行符（CRLF）分开。
HTTP响应
与请求相似，HTTP响应也由三部分组成：
Protocol-Statuscode-Description-------协议状态描述代码
Responseheaders------响应头
Entitybody------响应实体
响应头的第一行类似请求头的第一行，显示协议版本是HTTP1.1，请求成功（200=success）不成功（404=notfonunt）。
响应的实体是HTML内容。
头与实体之间由回车换行的空行（CRLF）分开。
2.Socket套接字
在Java应用程序中包提供Socket类和ServerSocket类分别用于客户端和服务器端，在服务器和客户端之间建立连接，实现数据交换。
通过套接字建立连接的过程分为以下3个步骤：
（1）服务器建立ServerSocket对象，负责监听并接收客户端请求。
（2）客户端创建一个Socket对象，向服务器发送请求试图与之建立连接。
（3）服务器接收到客户端请求，为它创建一个单独的进程来处理请求，
创建套接字InputStream和OutputStream流对象，套接字输入、输出流完全可以连接作为一个I/O流对象来对待。
在使用套接字编写客户机/服务器应用程序时，建立客户机和服务器两端相互通信的过程是一样的，该过程的主要工作可归纳为以下4个方面：
打开到套接字的输入、输出流。
根据服务器协议读写数据。
关闭套接字。
3.程序编写：
（1）调用ServerSocket（intport）创建一个服务器端套接字，并前台输入端口号；
（2）监听连接请求，如果客户端有请求连接，调用accept（）方法，接受连接，返回通信套接字；
（3）调用Socket类的getOutputStream（）和getInputStream（）获取输出流和输入流，来响应请求；
（4）最后关闭流和通信套接字。
四、系统结构
整个程序设计结构包括2个java类
（1）WebServer11类实现监听并接受请求
（2）和HttpRequest11处理请求并处理，产生响应的结果
五、程序流程（或模块划分）
根据HTTP协议的作用原理，Socket编程，Web服务器的工作原理，实现GET请求的Web服务器程序的流程如下：
（1）创建ServerSocket类对象，监听端口9090。
这是为了区别于HTTP的标准TCP/IP端口80而取的特定端口;
（2）等待、接受客户机连接到端口9090，得到与客户机连接的socket;
（3）创建一个HttpRequest对象，将标征着所建立TCP连接的Socket作为参数传递到它的构造函数中
（4）为了让HttpRequest对象在一个单独的线程中处理随后的HTTP请求,我们首先创建一个Thread对象，将HttpRequest对象作为参数传递给Thread的构造函数，然后调用Thread的start（）方法启动线程
（5）HttpRequest必须实现Runnable接口。
因此，必须定义HttpRequest的public方法run（），实现多线程
（6）利用类StringTokenizer从Request行中解析出文件名字。
（7）从请求信息中获得参数的值，使用ProcessRequest处理请求方法进行参数处理
（8）经过处理请求信息将得到一个html的文件名，如果该文件存在，则打开文件，把HTTP头信息和文件内容通过socket传回给Web浏览器，然后关闭文件。
否则向服务器发送错误信息；
（9）关联的输入流和输出流，关闭socket
六、源程序
MultiThreadWebServer.java：
创建服务器套接字，侦听客户端请求，为每个请求创建一个线程
/**************************************************************
*MultiThreadedWebServer的启动采用如下形式：
*
*javaMultiThreadedWebServerport_number*
*port_number为一整数，（1024<=port_number<=65535）*
*在客户端浏览器地址栏中输入如下形式地址访问服务器：
*
*http:
//localhost:
port_number/textbook.jpg*
***************************************************************/
import.*;
publicfinalclassMultiThreadedWebServer{
publicstaticvoidmain（Stringargv[]）throwsException{
//从命令行中获得WebServer的监听端口号
//intport=（newInteger（argv[0]））.intValue（）;
//todo:
添加代码以创建监听Socket
ServerSocketsocket=newServerSocket（8989）;
while（true）{
//ListenforaTCPconnectionrequest.
Socketconnection=socket.accept（）;
//创建对象，处理收到的HttpRequest消息
HttpRequestrequest=newHttpRequest（connection）;
//创建线程，不同的消息用不同的线程进行处理
Threadthread=newThread（request）;
//启动线程.
thread.start（）;
}
}
}
HttpRequest.java实现了Runnable接口，对请求进行处理并做出响应
/*
1.通过实现Runnable接口实现多线程
2.网络相关处理机制包含在包中
3.HttpRequest类中使用的某些对象包含在java.util包中
4.将收到的HTTPrequest消息作为参数来创建HttpRequest类的实例
5.线程一启动将处理完该Request消息
*/
/*需要添加代码的地方用//todo：
标注*/
importjava.io.*;
import.*;
importjava.util.*;
finalclassHttpRequestimplementsRunnable{
//定义回车换行符
finalstaticStringCRLF="\r\n";
Socketsocket;
//类HttpRequest的构造函数，用于对socket进行初始化.
publicHttpRequest（Socketsocket）throwsException{
//todo:
添加一行代码，以便初始化socket
this.socket=socket;
}
//必须实现Runnable接口中的run（）方法，实现对HTTP协议Request消息的处理
publicvoidrun（）{
try{
//利用方法processRequest实现对Request消息的处理
processRequest（）;
}catch（Exceptione）{
System.out.println（e）;
}
}
privatevoidprocessRequest（）throwsException{
//todo:
创建socket所关联的输入流is和输出流os
InputStreamReaderis=newInputStreamReader（socket.getInputStream（））;
DataOutputStreamos=newDataOutputStream（socket.getOutputStream（））;
BufferedReaderbr=newBufferedReader（is）;
//todo:
添加一行代码，获取所收到HTTPRequest消息的RequestLine
StringrequestLine;
requestLine=br.readLine（）;
System.out.println（）;
System.out.println（requestLine）;
//Request消息的Requestline中包含:
MethodURLVersion三个字段.利用StringTokenizer类简化读取字段的操作
StringTokenizertokens=newStringTokenizer（requestLine）;
//跳过Method字段，因为它应该是GET
tokens.nextToken（）;
//获取头部行中的URL字段值
StringfileName=tokens.nextToken（）;
//todo:
在URL标征的文件名前添加"."，因为所请求的对象在当前目录下（即该Web服务器的主目录）.
fileName="."+fileName;
//打开请求的文件.
FileInputStreamfis=null;
booleanfileExists=true;
try{
fis=newFileInputStream（fileName）;
}catch（FileNotFoundExceptione）{
fileExists=false;
}
System.out.println（"到达了一个Request消息!
!
!
"）;
//todo:
添加用于调试的信息，以便在控制台输出HTTPRequest消息全部headerline的内容
StringheaderLine=null;
while（（headerLine=br.readLine（））.length（）!
=0）{
System.out.println（headerLine）;
}
//创建Reponse消息.
StringstatusLine=null;//状态行
StringcontentTypeLine=null;//Content-Type行
StringentityBody=null;//Entitybody部分
if（fileExists）{
//如果请求的文件存在
//todo:
创建Reponse消息的Status行和Content-Type行
statusLine="HTTP/1.1200OK";
contentTypeLine="Content-type:
"+contentType（fileName）+CRLF;
}else{
//如果文件不存在
//todo:
创建Reponse消息的Status行和Content-Type行
statusLine="HTTP/1.1404NotFound"+CRLF;
contentTypeLine="text/html";
//todo:
利用HTML创建Web页面，提示用户所请求的文件不存在.Web页面作为Response消息的entitybody部分
entityBody=""+
"
不存在"+
"
请求文件不在服务器上";
}
//todo:
发送Reponse消息的头部行.
os.writeBytes（statusLine）;
os.writeBytes（contentTypeLine）;
os.writeBytes（CRLF）;
//发送Reponse消息的entitybody部分（响应消息内容）.
if（fileExists）{
//调用后面所编写的sendBytes方法，实现文件数据的发送
sendBytes（fis,os）;
fis.close（）;
}else{
//todo:
如果请求的文件不存在，直接发送前面创建的，用于提示用户文件不存在的Web页面
os.writeBytes（entityBody）;
}
//todo:
关闭所使用的流和Socket.
os.close（）;
br.close（）;
socket.close（）;
}
privatestaticvoidsendBytes（FileInputStreamfis,OutputStreamos）throwsException{
//todo:
创建buffer，将请求的文件数据读入buffer，然后通过输出流os发送到客户端
byte[]buffer=newbyte[1024];
intbytes=0;
while（（bytes=fis.read（buffer））!
=-1）{
os.write（buffer,0,bytes）;
}
}
//contentType方法用于根据文件的扩展名，确定Content-Type头部行
privatestaticStringcontentType（StringfileName）{
//todo：
根据文件的扩展名，返回填写在conten-type中的内容
if（fileName.endsWith（".htm"）||fileName.endsWith（".html"））{
return"text/html";
}
if（fileName.endsWith（".jpg"））{
return"image/jpeg";
}
if（fileName.endsWith（".gif"））{
return"image/gif";
}
return"application/octet-stream";
}
}
此外还有textbook,Topology,Topology2,text11等文件
七、测试数据
1.输入服务器的端口号：
8989
2.打开浏览器在地址栏输入：
http:
//localhost:
8989/filename
八、测试情况
1.在地址栏输入http:
//localhost:
8989/yizi.jpg
2、在地址栏输入http:
//localhost:
8989/text.txt
3.在地址栏输入http:
//localhost:
8989/1.jpg
4.在地址栏输入http:
//localhost:
8989/haokan.jpg
结论
设计中遇到的问题如何实现服务器的多线程，如何使客户端和服务器实现通信，及响应结果如何发送给客户端。
1.Web服务器将是多线程的，所收到的每个Request消息将交由单独的线程进行处理。
这使得服务器可以并发地为多个客户服务,或者是并发地服务于一个客户的多个请求.当创建一个新线程时，需要向线程的构造函数传递实现了Runnable接口的类的一个实例（即通过实现接口Runnable来实现多线程）。
这正是我们定义单独的类HttpRequest的原因。
创建监听端口以等待TCP连接请求。
由于Web服务器将不间断地提供服务，我们将侦听操作放在一个无穷循环的循环体中。
这意味着需要通过在键盘上输入^C来结束Web服务器的运行。
2.为了将类HttpRequest的实例作为参数传输传递到Thread的构造函数中，HttpRequest必须实现Runnable接口。
因此，必须定义HttpRequest的public方法run（），其返回值类型为void。
我们在run（）中调用实现Request消息处理绝大部分操作的方法processRequest（）。
3.由于之前对HTTP的协议格式不熟悉，在发送HTTP响应消息实体时出现问题：
显示页面与发送的页面有出入，请教了马老师后，发现了自己的错误：
每个头信息都是一行，“Content-Length”头信息是必需的，它表示要读取多长的实体，而且头信息和实体之间有一个空行，这些都正确后才能看到想要的页面效果。
4.运行时发现无法显示请求存在的文件，经过请教指导老师，调试发现使输入输出量方面使用错误，还有相关的方法不知具体如何应用。
经过课程设计发现自己的知识掌握的还不牢固，应用能力需要加强。
Java编程要经常复习和练习。
在计算机网络方面，两台机器如何实现通信，socket及http具体的功能和作用，
参考文献
1、RFC2616-HypertextTransferProtocol--HTTP/1.1
2、RFC1866-HypertextMarkupLanguage-2.0
3、RFC2854-The'text/html'MediaType
4、《Java实例入门》刘勇，中国青年出版社，2002-01-01
5、《Java程序设计与案例》刘宝林;高等教育出版社
6、JavaTCP/IPSocket编程（原书第2版）机械工业，（美）卡尔弗特，周恒民译
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