00.什么是服务器软件

在学习JavaWeb开发之前，我们简单回顾下网络相关的概念　　‍

Web相关概念回顾

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软件架构

目前软件架构主要分为2种：

• C/S：客户端/服务器端，简单来说就是需要在客户/用户的电脑上安装软件后才能使用的，例如浏览器，VSCode，IDEA等工具，安装后才能使用这些软件。
• B/S：浏览器/服务器端，简单来说就是在浏览器里访问的应用，不用安装特定的软件也可以使用，客户只需用浏览器访问网页即可使用，例如淘宝等电商网站，B站等视频网站，在浏览器里打开就能使用。

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目前流行的BS架构，好处在于：

1. BS架构免安装，打开浏览器就能用，非常方便；
2. 解决了兼容性问题，只要有浏览器，不管是Windows，Linux还是Mac电脑，都能访问得到。如果是CS架构，通常还需要对不同平台做兼容性处理（虽然目前有一些跨平台的计数，但兼容性处理还是有一定的麻烦）
3. 更新快：如果是CS架构，有更新的话还需要用户下载更新包，或者安装包，然后才能更新。而如果是网页应用，用户不需要更新，刷新网页即可。

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当然CS架构也有优点，资源都是在本地的，打开速度快，方便离线使用。

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资源分类

在BS架构中，用户访问的资源可以分为两类：

• 静态资源：所有用户访问后，得到的结果都是一样的，称为静态资源。静态资源可以直接被浏览器解析，浏览器本身就有静态资源解析引擎。常见的静态资源： HTML，CSS和JavaScript
• 动态资源：每个用户访问相同资源后，得到的结果可能不一样。称为动态资源。动态资源被访问后，需要先转换为静态资源，在返回给浏览器。如：Servlet，JSP，PHP，ASP等
• 客户端请求资源（也叫请求，request），服务器返回资源（也叫响应，response）

举个例子，用户打开一个网站的登录页，所有用户的登录页都是一样的，所以登录页是一种静态资源，里面还包含了登录页的HTML、CSS和JS等静态资源；

用户登录后，每个用户的信息都是不同的，例如用户名不同，此时需要根据情况动态的展示网页，这样不同用户登录后，看到的东西才是不一样的，才是他们自己的。例如我登录自己的B站账号，显示的就是我的登录名

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根据用户请求的资源不同，请求可以划分为动态请求和静态请求。

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网络通信三要素

学习JavaWeb之前，读者应该对计算机网络有基本的概念，知道如下几个术语：

• IP：电子设备（计算机）在网络中的唯一标识。

• 端口：应用程序在计算机中的唯一标识。 0~65536

• 传输协议：规定了数据传输的规则基础协议。例如两个人之间交流，使用的语言得一致，不然一个人说英文，一个人说中文，两者互相听不懂。基础的传输协议如下：

  • TCP：安全协议，三次握手，速度稍慢
  • UDP：不安全协议， 速度快
  • 应用层的传输协议，例如HTTP，IMAP等，都是基于上述协议的。

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什么是服务器软件

服务器：安装了服务器软件的计算机。例如邮件服务器、web服务器，游戏服务器，MySQL服务器等等

服务器软件：运行后监听某个端口，接收用户的请求，处理请求，做出响应。例如邮件进程，游戏进程，MySQL进程等等。

Web服务器软件：接收用户的HTTP请求，处理请求，做出响应。在Web服务器软件中，可以部署Web项目，让用户通过浏览器来访问这些项目。

之前我们说的动态资源，就得依赖于Web服务器去运行，因此Web服务器软件也叫Web容器。

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HTTP服务器本质上也是一种应用程序，绑定服务器的IP地址并监听某一个TCP端口来接收并处理HTTP请求，这样客户端（一般来说是IE, Firefox，Chrome这样的浏览器）就能够通过HTTP协议来获取服务器上的网页（HTML格式）、文档（PDF格式）、音频（MP4格式）、视频（MOV格式）等等资源。下图描述的就是这一过程：

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自己实现服务器软件

我们来看一下如何编写HTTP Server。一个HTTP Server本质上是一个TCP服务器，我们先用TCP编程的多线程实现的服务器端框架：

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8080); // 监听指定端口
        System.out.println("server is running...");
        for (;;) {
            Socket sock = ss.accept();
            System.out.println("connected from " + sock.getRemoteSocketAddress());
            Thread t = new Handler(sock);
            t.start();
        }
    }
}

class Handler extends Thread {
    Socket sock;

    public Handler(Socket sock) {
        this.sock = sock;
    }

    public void run() {
        try (InputStream input = this.sock.getInputStream()) {
            try (OutputStream output = this.sock.getOutputStream()) {
                handle(input, output);
            }
        } catch (Exception e) {
            try {
                this.sock.close();
            } catch (IOException ioe) {
            }
            System.out.println("client disconnected.");
        }
    }

    private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
        var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
        var writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
        // TODO: 处理HTTP请求
    }
}

只需要在handle()​方法中，用Reader读取HTTP请求，用Writer发送HTTP响应，即可实现一个最简单的HTTP服务器。编写代码如下：

private void handle(InputStream input, OutputStream output) throws IOException {
    System.out.println("Process new http request...");
    var reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input, StandardCharsets.UTF_8));
    var writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output, StandardCharsets.UTF_8));
    // 读取HTTP请求:
    boolean requestOk = false;
    String first = reader.readLine();
    if (first.startsWith("GET / HTTP/1.")) {
        requestOk = true;
    }
    for (;;) {
        String header = reader.readLine();
        if (header.isEmpty()) { // 读取到空行时, HTTP Header读取完毕
            break;
        }
        System.out.println(header);
    }
    System.out.println(requestOk ? "Response OK" : "Response Error");
    if (!requestOk) {
        // 发送错误响应:
        writer.write("HTTP/1.0 404 Not Found\r\n");
        writer.write("Content-Length: 0\r\n");
        writer.write("\r\n");
        writer.flush();
    } else {
        // 发送成功响应:
        String data = "<html><body><h1>Hello, world!</h1></body></html>";
        int length = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length;
        writer.write("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
        writer.write("Connection: close\r\n");
        writer.write("Content-Type: text/html\r\n");
        writer.write("Content-Length: " + length + "\r\n");
        writer.write("\r\n"); // 空行标识Header和Body的分隔
        writer.write(data);
        writer.flush();
    }
}

这里的核心代码是，先读取HTTP请求，这里我们只处理GET /​的请求。当读取到空行时，表示已读到连续两个\r\n​，说明请求结束，可以发送响应。

发送响应的时候，首先发送响应代码HTTP/1.0 200 OK​表示一个成功的200响应，使用HTTP/1.0​协议，然后，依次发送Header，发送完Header后，再发送一个空行标识Header结束，紧接着发送HTTP Body，在浏览器输入http://localhost:8080/​就可以看到响应页面：

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可以看到编写一个简单的HTTP服务器并不难，只需要先编写基于多线程的TCP服务，然后在一个TCP连接中读取HTTP请求，发送HTTP响应即可。

但是，要编写一个完善的HTTP服务器，以HTTP/1.1为例，需要考虑的包括：

• 识别正确和错误的HTTP请求；
• 识别正确和错误的HTTP头；
• 复用TCP连接；
• 复用线程；
• IO异常处理；
• ...

这些基础工作需要耗费大量的时间，并且经过长期测试才能稳定运行。如果我们只需要输出一个简单的HTML页面，就不得不编写上千行底层代码，那就根本无法做到高效而可靠地开发。

因此，在JavaEE平台上，处理TCP连接，解析HTTP协议这些底层工作统统扔给现成的Web服务器去做，我们只需要把自己的应用程序跑在Web服务器上。

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常见的Web服务器软件

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开源且常见的：

• Nginx：一款自由开源的、高性能的 HTTP 服务器和反向代理服务器，使用率较高。
• Tengine：Tengine是阿里巴巴在Nginx的基础上，添加了很多高级功能和特性改造而成，做了一定的优化
• Tomcat：归属于Apache基金组织，中小型的JavaEE服务器，开源免费。
• Apache：非常老牌的WEB服务器，稳定、开源、跨平台，性能较Nginx低
• Lighttpd：开源，CPU占用率低，内存开销小，也有不少人使用

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商业级且常见的：

• WebShare：通常简称WAS，IBM公司开发的，大型的JavaEE服务器，支持所有的JavaEE规范，收费的。
• WebLogic：Oracle公司开发的，大型的JavaEE服务器，支持所有的JavaEE规范，收费的。
• JBOSS公司的，大型的JavaEE服务器，支持所有的JavaEE规范，收费的。

一般来说商业级的都是重量级的，安装包大、功能强大且繁多。一般得专人支持才能使用，因为是商业级的东西，网上也比较少入门的资料，毕竟是付费产品，如果想要自己学习的话比较难，因为文档资料不会公开，想要安装的话还得购买许可证，门槛高。

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Apache 和 Nginx 本身不支持生成动态页面（不提供动态资源），但它们可以通过其他模块来支持（例如通过 Shell、PHP、Python 脚本程序来动态生成内容）。

如果想要使用 Java 程序来动态生成资源内容，使用这一类 HTTP 服务器很难做到。Java Servlet 技术以及衍生的 Java Server Pages 技术可以让 Java 程序也具有处理 HTTP 请求并且返回内容（由程序动态控制）的能力，Tomcat 正是支持运行 Servlet/JSP 应用程序的容器（Container）。后续我们就学习JavaWeb技术，使得Java可以开发一个网站并且发布。

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本系列主要使用Nginx和Tomcat用于学习JavaWeb开发，这两个也是目前使用率比较高的。

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