Java web客戶端和服務器端交互的原理

時間：2024-07-30 22:54:17 J2EE培訓

　　其實HTTP客戶端和服務器端的交互原理很簡單：即先是瀏覽器和服務器端建立Socket無狀態連接，也就是短連接，然后通過IO流進行報文信息(這個報文是嚴格遵循HTTP報文接口的)的交互，最后會話結束后就關閉連接。對于這些底層的協議和報文的打包解包交互的實現，其實java和瀏覽器早都已經封裝好了，程序員只要專注于業務邏輯的實現就行。

Java web客戶端和服務器端交互的原理

　　1. 協議

　　a. TCP/IP整體構架概述

　　TCP/IP協議并不完全符合OSI的七層參考模型。傳統的開放式系統互連參考模型，是一種通信協議的7層抽象的參考模型,其中每一層執行某一特定任務。該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。這7層是:物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、話路層、表示層和應用層。而TCP/IP通訊協議采用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成自己的需求。這4層分別為：

　　i. 應用層：應用程序間溝通的層，如超文本傳送協議(HTTP)、簡單電子郵件傳輸(SMTP)、文件傳輸協議(FTP)、網絡遠程訪問協議(Telnet)等。

　　ii. 傳輸層：在此層中，它提供了節點間的數據傳送服務，如傳輸控制協議(TCP)、用戶數據報協議(UDP)等，TCP和UDP給數據包加入傳輸數據并把它傳輸到下一層中，這一層負責傳送數據，并且確定數據已被送達并接收。

　　iii. 互連網絡層：負責提供基本的數據封包傳送功能，讓每一塊數據包都能夠到達目的主機(但不檢查是否被正確接收)，如網際協議(IP)。

　　iv. 網絡接口層：對實際的網絡媒體的管理，定義如何使用實際網絡(如Ethernet、Serial Line等)來傳送數據。

　　b. HTTP協議介紹：

　　i. HTTP是一種超文本傳送協議(HyperText Transfer Protocol),是一套計算機在網絡中通信的一種規則。在TCP/IP體系結構中，HTTP屬于應用層協議，位于TCP/IP協議的頂層

　　ii. HTTP是一種無狀態的的協議，意思是指在Web 瀏覽器(客戶端)和 Web 服務器之間不需要建立持久的連接。整個過程就是當一個客戶端向服務器端發送一個請求(request)，然后Web服務器返回一個響應 (response),之后連接就關閉了，在服務端此時是沒有保留連接的信息。

　　iii. HTTP 遵循請求/響應(request/response) 模型的，所有的通信交互都被構造在一套請求和響應模型中。

　　iv. 瀏覽WEB時，瀏覽器通過HTTP協議與WEB服務器交換信息，Web服務器向Web瀏覽器返回的文件都有與之相關的類型,這些信息類型的格式由MIME定義。

　　c. 協議的java實現方式

　　不論是TCP/IP協議也好，還是HTTP協議也好，java都是通過套接字(java.net.Socket)來實現的，可以參考我的另一篇技術博客：一個項目看java TCP/IP Socket編程(1.3版)

　　2. HTTP報文接口及客戶端和服務器端交互原理

　　a. HTTP定義的事務處理由以下四步組成：

　　i. 建立連接：

　　例如我在瀏覽器里輸入 http://cuishen.iteye.com，客戶端請求這個地址時即打開了web服務器HTTP端口的一個套接字。因為在網絡中間作為傳遞數據的實體介質就是網線，數據實質上是通過IO流進行輸出和輸入，這就不難理解我們為什么在寫一個Servlet的時候要引用 import java.io.*; 的原因，包括我們在向客戶端回發結果的時候要用到PrintWriter對象的println()方法。其實請求的這個地址還要加上端口號80，80可以不寫，是因為瀏覽器默認的端口號是80。

　　在Java底層代碼中是這樣實現的，只不過它們已經幫我們做了。

　　Socket socket = new Socket("cuishen.iteye.com",80);

　　InputStream in = socket.getInputStream();

　　OutputStream out = socket.getOutputStream();

　　ii. 客戶端發送HTTP請求報文(request)

　　一旦建立了TCP連接，Web瀏覽器就會向Web服務器發送請求命令,是一個ASCII文本請求行，后跟0個或多個HTTP頭標，一個空行和實現請求的任意數據。

　　即報文分四個部分：請求行，請求頭標，空行和請求數據

　　1)請求行

　　請求行由三個標記組成：請求方法、請求URL和HTTP版本，中間用空格分開

　　例如： GET cuishen.iteye.com/blog/242842 HTTP/1.1

　　HTTP規范定義了8種可能的請求方法：(最常見的就是 GET 和 POST 兩種方法)

　　GET -- 檢索URI中標識資源的一個簡單請求

　　HEAD -- 與GET方法相同，服務器只返回狀態行和頭標，并不返回請求文檔

　　POST -- 服務器接受被寫入客戶端輸出流中的數據的請求

　　PUT -- 服務器保存請求數據作為指定URI新內容的請求

　　DELETE -- 服務器刪除URI中命名的資源的請求

　　OPTIONS -- 關于服務器支持的請求方法信息的請求

　　TRACE -- Web服務器反饋Http請求和其頭標的請求

　　CONNECT -- 已文檔化但當前未實現的一個方法，預留做隧道處理

　　2)請求頭標

　　請求頭標：由key ：value 健值組成，每行一對。請求頭標用來通知服務器有關客戶端的功能和標識。

　　HOST -- 請求的哪一個服務器端地址，主地址，比如：我的技術blog：cuishen.iteye.com

　　User-Agent -- 用戶即客戶端可以使用的瀏覽器，如： Mozilla/4.0

　　Accept -- 即客戶端可以接受的MIME 類型列表，如image/gif、text/html、application/msword

　　Content-Length -- 只適用于POST請求，以字節給出POST數據的尺寸

　　3)空行

　　發送回車符和退行，通知服務器以下不再有頭標。

　　4)請求數據

　　使用POST傳送數據，最常使用的是Content-Type和Content-Length頭標。

　　請求報文總結：

　　我們可以這樣寫出一個標準的 HTTP請求：

　　POST /blog/242842 HTTP1.1

　　HOST: cuishen.iteye.com/

　　User-Agent: Mozilla/4.0

　　Accpt: image/gif,text/html,application/pdf,image/png...

　　key=value&key=value&key=value...... (POST()請求的數據)

　　這上面的一個例子意思是：

　　我要去訪問的服務器端的地址是cuishen.iteye.com/ 它下面的資源 /blog/242842

　　連起來就是： cuishen.iteye.com/blog/242842

　　這個頁面用的是 HTTP1.1 規范，我的瀏覽器版本是Mozilla/4.0

　　可以支持的MIME格式為 image/gif,text/html,application/pdf,image/png...等等

　　這個MIME格式我們在servlet中寫法是：response.setContentType("text/html;charset=gb2312");

　　或者在jsp中寫法是：

　　或者在html中寫法是：

　　GET 和 POST 最直觀的區別就是：GET方法將數據的請求跟在了所請求的URL后面，也就是在請求行里面我們是這么樣來做的：

　　GET /blog/242842?key=value&key=value&key=value......HTTP1.1

　　實際上用 GET 是這樣傳遞數據的：

　　http://cuishen.iteye.com/?page=2......

　　iii.服務器端響應請求生成結果并回發(response)

　　Web 服務器解析請求，定位指定的資源 http://cuishen.iteye.com/blog/242842

　　1)根據請求時的 GET/POST 對應的用servlet里的 doGet() / doPost()方法來處理(有可能是一些業務邏輯，也有可能是一些驗證等等，也有可能是一些數據查詢，提交等等)其有效的數據就來源于key=value&key=value&key=value......，以及其它的一些封裝在 request 對象中的數據資源。

　　2)處理請求之后，由 response 對象得到 java.io.PrintWriter 輸出流對象out，通過 out.println(); 將數據以指定的格式，如按照response.setcontentType("text/html;charset=gb2312");的格式輸出到輸出流。

　　它的響應報文與請求報文非常類似，其區別就在于：我們在請求階段的請求行被狀態行給替換了，再來看響應報文：

　　3)一個響應報文由四個部分組成：狀態行、響應頭標、空行、響應數據：

　　(a).狀態行：

　　狀態行由三個標記組成：HTTP版本、響應代碼和響應描述。

　　HTTP1.1 --- 100 --- continue //繼續追加后繼內容

　　HTTP1.1 --- 200 --- OK //一切正常

　　HTTP1.1 --- 301 --- Moved Permanently //請求的文檔在其它地方，會自動連接

　　HTTP1.1 --- 403 --- Forbidden //絕對拒絕你訪問這個資源，不管授權沒有

　　HTTP1.1 --- 400 --- Bad Request //客戶端請求中的不良語法

　　HTTP1.1 --- 404 --- Not Found //最常見，絕對是大名鼎鼎的找不到

　　HTTP響應碼：