Java零基础教学文档servlet（1）

【Web开发和HTTP协议】

1. Web开发概述

1.1 web概述
万维网（英语：World Wide Web）亦作WWW、Web、全球广域网，是一个透过互联网访问的，由许多互相链接的超文本组成的信息系统。英国科学家蒂姆·伯纳斯-李于1989年发明了万维网。1990年他在瑞士CERN的工作期间编写了第一个网页浏览器。网页浏览器于1991年1月向其他研究机构发行，并于同年8月向公众开放。

万维网是信息时代发展的核心，也是数十亿人在互联网上进行交互的主要工具。网页主要是文本文件格式化和超文本置标语言（HTML）。除了格式化文字之外，网页还可能包含图片、视频、声音和软件组件，这些组件会在用户的网页浏览器中呈现为多媒体内容的连贯页面。

蒂姆·伯纳斯-李的另一个才华横溢的突破是将超文本嫁接到因特网上。在他的《编织万维网》一书中解释，他曾多次向技术社群的成员暗示这两种技术结合是可行的，但是却没有任何人接受他的建议，他最后只好自己解决了这个计划。他发明了三项关键技术：

一个全球网络资源唯一认证的系统，统一资源标志符（URI）
超文本标记语言（HTML）
超文本传输协议（HTTP）

1.2 B/S架构的诞生
B是浏览器（Web Browser）的缩写。S是（Application Server）应用服务器的缩写

网页浏览器（英语：Web Browser，常简称为浏览器）是一种用于检索并展示万维网信息资源的应用程序。这些信息资源可为网页、图片、影音或其他内容，它们由统一资源标志符标识。信息资源中的超链接可使用户方便地浏览相关信息。网页浏览器虽然主要用于使用万维网，但也可用于获取专用网络中网页服务器之信息或文件系统内之文件。

蒂姆·伯纳斯-李于1990年发明了第一个网页浏览器WorldWideWeb。然后伯纳斯-李雇用了妮可拉·佩洛编写LMB浏览器，能在哑终端上显示网页，于1991年发行。

1993年，马克·安德森发布Mosaic——“世界上最流行的浏览器”，进一步推动了浏览器的创新，这使得万维网更易于使用。安德森的浏览器引发了1990年代的互联网热潮。安德森是NCSA中Mosaic团队的领导者，他不久后辞职并成立了自己的公司——Netscape，发布了受Mosaic影响的Netscape Navigator。Netscape Navigator很快便成为世界上最流行的浏览器，市占率一度达到90%。也标志着BS架构的时代到来。

作为应对，错失了互联网浪潮的微软匆促购入了Spyglass公司的技术，发布Internet Explorer。这引发了第一轮浏览器大战。因捆绑于Windows，Internet Explorer于网页浏览器市场获取了主导地位，其市占率于2002年达到最高时超过95%。

1.3 web通信
Web通信采用B/S模式，即浏览器服务器通信。通过超文本传输协议(HTTP，HyperText Transfer Protocol)进行通信。通过浏览器地址栏编写 URL，向服务器发送一个请求，服务器端对该请求做出相应的处理，处理完毕后会向浏览器作出一个响应，将数据发送给浏览器。浏览器做出响应渲染呈现在用户浏览器界面。
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存在于 web 应用服务器可供外界访问的资源就是 web 资源，它分为如下两种：

静态资源：指 web 页面中供人们浏览的数据始终是不变。比如：HTML、CSS、JS、图片、多媒体。
动态资源：指 web 页面中供人们浏览的数据是由程序产生的，不同时间点访问web 页面看到的内容各不相同。比如：JSP/Servlet、ASP、PHP。

2.WEB开发基石-HTTP协议

2.1 HTTP协议背景 ip dns ftp
超文本传输协议（英语：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP是万维网的数据通信的基础。

设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。通过HTTP或者HTTPS协议请求的资源由统一资源标识符（Uniform Resource Identifiers，URI）来标识。

HTTP的发展是由蒂姆·伯纳斯-李于1989年在欧洲核子研究组织（CERN）所发起。HTTP的标准制定由万维网协会（World Wide Web Consortium，W3C）和互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）进行协调，最终发布了一系列的RFC，其中最著名的是1999年6月公布的 RFC 2616，定义了HTTP协议中现今广泛使用的一个版本——HTTP 1.1。

2014年12月，互联网工程任务组（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小组将HTTP/2标准提议递交至IESG进行讨论，于2015年2月17日被批准。HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表，取代HTTP 1.1成为HTTP的实现标准。

2.2 HTTP协议概述
HTTP是一个客户端（用户）和服务端（网站）之间请求和应答的标准，通常使用TCP协议。通过使用网页浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个HTTP请求到服务器上指定端口（默认端口为80）。我们称这个客户端为用户代理程序（user agent）。应答的服务器上存储着一些资源，比如HTML文件和图像。我们称这个应答服务器为源服务器（origin server）。在用户代理和源服务器中间可能存在多个“中间层”，比如代理服务器、网关或者隧道（tunnel）。

尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用，但是在HTTP协议中并没有规定它必须使用或它支持的层。事实上HTTP可以在任何互联网协议或其他网络上实现。HTTP假定其下层协议提供可靠的传输。因此，任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用，所以其在TCP/IP协议族使用TCP作为其传输层。

通常，由HTTP客户端发起一个请求，创建一个到服务器指定端口（默认是80端口）的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端的请求。一旦收到请求，服务器会向客户端返回一个状态，比如"HTTP/1.1 200 OK"，以及返回的内容，如请求的文件、错误消息、或者其它信息。

2.3 HTTP请求协议
2.3.1 格式
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2.3.2 代码示例

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title>
</head>
<body>
<form action="http://127.0.0.1:9999/test" method="post"><input type="text" name="username"> </br><button>提交</button>
</form>
</body>
</html>package com.powernode.server;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class HttpRequestDataFormat {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 创建服务ServerSocket server = new ServerSocket(9999);//2. 监听客户端请求while(true){Socket client = server.accept();// 获取请求数据InputStream in = client.getInputStream();byte[] b = new byte[1024];int len = -1;while ((len = in.read(b)) != -1){System.out.print(new String(b,0,len));}in.close();}}
}

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2.4 HTTP响应协议
2.4.1 格式
在这里插入图片描述

2.4.2 代码示例

package com.powernode.server;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;/**  根据请求的路径，查找到相应的资源  将资源放回给浏览器*  1. 规定资源文件夹*  2. 根据请求的路径去资源文件夹查找文件*  3. 将资源文件使用流数据 返回给浏览器* 注意：*   资源文件夹路径 : D:\webapps***/
public class MyServer {// 资源目录 根目录static  final String BASE_PATH = "D:\\webapps";public static void main(String[] args) throws Exception {//1. 创建服务ServerSocket server = new ServerSocket(9999);//2. 监听客户端请求while(true){Socket client = server.accept();// 获取请求数据InputStream inputStream = client.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));// 根据请求路径 查找资源  ： 请求路径在 请求行中// 读取请求行  请求方法   资源路径   协议String requestLine = br.readLine();// 根据空格进行分割String[] line = requestLine.split(" ");// 请求方法String method = line[0];// 资源路径// /test?name=123   test   去掉 ? 后面  ? 后面是查询参数String path = line[1]; //   /test/xxx// 找到  ? 索引int index = path.indexOf("?");// 不带查询参数的资源路径//  由于 网络路径的分隔是  /  但是 磁盘路径的分隔是  \\// 将网络路径 / 转化为  \\if (index != -1){path = path.substring(0,index);}// 将网络路径转化为 磁盘路径path = path.replaceAll("\\/", "\\\\");// 文件绝对路径  ： BASE_PATH + pathpath = BASE_PATH + path;// 资源绝对路径File file = new File(path);// 使用输出流 将数据输出/***  1. 将磁盘文件读取到内存中*  2. 将内存中的数据 利用网络进行输出*///1. 输入流FileReader fis = new FileReader(file);BufferedReader reader = new BufferedReader(fis);//2. 循环读写/**   写数据 给浏览器 必须遵循HTTP协议  返回数据  属于 响应*  响应行* 响应头* 空行* 响应体* */// 输出流 要向客户端的网络输出// 跟 客户端绑定的输出流OutputStream outputStream = client.getOutputStream();BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));// 响应行bw.write("HTTP/1.1 200 OK");//换行bw.newLine();//响应头// key:value 换行bw.write("Content-Type:text/html;charset=utf-8");bw.newLine();//空行bw.newLine();bw.flush();//响应体 : 响应体就是具体的文件数据//循环 读 和 输出String data = null;while ((data = reader.readLine()) != null){bw.write(data);bw.newLine();bw.flush();}bw.close();reader.close();}}}<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title>
</head>
<body><h1>Hello  Client!</h1>
</body>
</html>

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3.应用服务器

3.1 应用服务器的诞生
应用程序服务器（英语：application server）是一种软件框架，提供一个应用程序执行的环境。用于为应用程序提供安全、数据、事务支持、负载平衡大型分布式系统管理等服务。

这个名词最初是用来讨论主从式架构系统时，用来区分数据库服务器、文件服务器等的不同。但现今常指能运行Web应用程序的Web服务器。

为什么会出现应用服务器呢？从程序复用性及架构角度思考。

3.2 Tomcat应用服务器
3.2.1 Tomcat应用服务器概述
Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的 Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JSP 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利用它响应 HTML（标准通用标记语言下的一个应用）页面的访问请求。实际上 Tomcat 部分是 Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行 tomcat 时，它实际上作为一个与 Apache 独立的进程单独运行的。另外，Tomcat 和 IIS 等 Web 服务器一样，具有处理 HTML 页面的功能，另外它还是一个 Servlet 和 JSP 容器，独立的 Servlet 容器是 Tomcat 的默认模式。不过，Tomcat 处理静态 HTML 的能力不如 Apache 服务器。目前 Tomcat 最新版本为10。

官网：https://tomcat.apache.org/
在这里插入图片描述

当前最新版本是 Tomcat10，我们课程中使用 Tomcat9。Tomcat7 支持Servlet3.0，而 Tomcat6 只支持 Servlet2.5！

Servlet,JSP 规范与 Tomcat 版本的对应
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3.2.2 Tomcat下载、安装、启动
1.官方下载地址：http://tomcat.apache.org

2.Tomcat 分为安装版和解压版：

安装版是.exe 形式的安装包，双击安装到我们的电脑上，一台电脑上只能安装一个，用的比较少。

解压版，即绿色版，解压后直接使用，解压份数无限制,用的比较多。注意要解压到一个没有中文及空格的文件夹中。例如：D:\soft\tomcat\apache-tomcat-7.0.78

3.启动 Tomcat 服务器：

A.启动前必须配置 JAVA_HOME 环境变量，变量值为 JDK 安装目录。因为 Tomcat 程序本身是用 java 写的，需要用到 JDK。

B.进入到 Tomcat 解压目录下的 bin\startup.bat，双击可启动 Tomcat 服务器

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C.进入到 Tomcat 解压目录下的 bin\shutdown.bat 双击即可关闭 Tomcat 服务器

D.启动完成后可以在浏览器地址栏输入：http://localhost:8080 来检查 Tomcat 是否

启动成功，如果看到如下页面。则恭喜你成功了
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4.启动问题：如果启动有问题，首先检查 JAVA_HOME 环境变量配置是否正确，再检查8080 端口是否被别的应用程序占用。（Tomcat 默认使用端口号为 8080）

3.2.3 Tomcat目录结构
在这里插入图片描述

3.2.3.1 bin
该目录下存放二进制可执行文件，有 startup.bat 和 shutdown.bat 文件（其余文件无需理会），startup.bat 用来启动 Tomcat，但需要先配置JAVA_HOME 环境变量才能启动，shutdown.bat 用来停止 Tomcat

3.2.3.2 conf
这是一个非常非常重要的目录，这个目录下有四个最为重要的文件：

server.xml：配置整个服务器信息。例如修改端口号，添加虚拟主机等；以后会详细介绍这个文件；

端口配置:

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"connectionTimeout="20000"redirectPort="8443"   />

context.xml:容器默认配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!-- The contents of this file will be loaded for each web application --><Context><!-- Default set of monitored resources. If one of these changes, the    --><!-- web application will be reloaded.                                   --><WatchedResource>WEB-INF/web.xml</WatchedResource><WatchedResource>WEB-INF/tomcat-web.xml</WatchedResource><WatchedResource>${catalina.base}/conf/web.xml</WatchedResource><!-- Uncomment this to disable session persistence across Tomcat restarts --><!--<Manager pathname="" />--></Context>

web.xml : 服务器自身的默认servlet、支持的媒体类型映射、欢迎页面等配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaeehttp://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"version="4.0"><!-- ======================== Introduction ============================== --><!-- This document defines default values for *all* web applications      --><!-- loaded into this instance of Tomcat.  As each application is         --><!-- deployed, this file is processed, followed by the                    --><!-- "/WEB-INF/web.xml" deployment descriptor from your own               --><!-- applications.                                                        --><!--                                                                      --><!-- “雷锋” servlet配置 --><servlet><servlet-name>default</servlet-name><servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class><init-param><param-name>debug</param-name><param-value>0</param-value></init-param><init-param><param-name>listings</param-name><param-value>false</param-value></init-param><load-on-startup>1</load-on-startup></servlet><servlet><servlet-name>jsp</servlet-name><servlet-class>org.apache.jasper.servlet.JspServlet</servlet-class><init-param><param-name>fork</param-name><param-value>false</param-value></init-param><init-param><param-name>xpoweredBy</param-name><param-value>false</param-value></init-param><load-on-startup>3</load-on-startup></servlet><servlet-mapping><servlet-name>default</servlet-name><url-pattern>/</url-pattern></servlet-mapping><!-- The mappings for the JSP servlet --><servlet-mapping><servlet-name>jsp</servlet-name><url-pattern>*.jsp</url-pattern><url-pattern>*.jspx</url-pattern></servlet-mapping><!-- session有效期 --><session-config><session-timeout>30</session-timeout></session-config><!-- 媒体映射类型 --><mime-mapping><extension>jpg</extension><mime-type>image/jpeg</mime-type></mime-mapping><!--  欢迎页面 --><welcome-file-list><welcome-file>index.html</welcome-file><welcome-file>index.htm</welcome-file><welcome-file>index.jsp</welcome-file></welcome-file-list></web-app>