tcp作业

异步HTTP服务器的实现实验报告

实验名称： WEB服务器的实现

参与人员：

实验目的：

掌握如何使用套接口API进行网络编程，学习一些常见的C/S服务器模型设计和相应的编程方法。

实验内容：

开发一个简单的Windows平台上的Web服务器，实现以下功能：

（1）支持HTTP-GET请求；

（2）支持以HTM/HTML为文件后缀名的标准网页；

（3）采用多线程技术，支持多用户同时访问；

（4）采用完成端口模型；

（5）可以配置服务器的监听端口和默认页面。

实验准备说明：

一．开发环境介绍：

开发工具：Jdk“1.7.0_51”+Eclipse

语言：Java

操作系统：WIN7(32bit)/WIN7(64bit)

二．开发工具介绍

Eclipse是著名的自由集成开发环境（IDE）,主要用来Java语言开发，从编写、查错、编译、帮助等等各方面为Java语言贴身定做,最大的优点是非常好的跨平台性，因为本次实验是用JAVA语言实现，所以我们选择了Eclipse作为开发环境。

三．开发环境搭建

1）下载JDK。从Java的官方网站下载，我们下载的版本是Jdk “1.7.0_51”，完成下载后需要进行环境变量配置。如：右键点击“我的电脑”-->“属性”-->“高级”-->“环境变量”，配置classpath、JAVA_HOME、path。

2) 下载Eclipse。从Eclipse的官方网站/上下载，下载完成后选择安装即可。

实验设计与开发：

一、程序功能简介

本程序一共三个ui界面。主要实现了java的异步服务器，即在开启服务器之后，在浏览器中输入请求可以返回一个界面。

运行程序以后，可以输入想要监听的端口号，再点击启动服务器，可以看到服务器的info-text栏中显示服务器等待的信息，这时在浏览器中输入相应的界面的网址，可以返回一个对应的界面，如果没有指定的界面地址，则返回默认页面，即hello world！同时，在info_text栏中会显示出相应的请求信息，Eclipse中也会打印request信息。

程序运行过程中点击放置托盘，可以使窗口最小化到桌面任务栏，此时Eclipse中会显示窗口最小化的字样。再双击任务栏图标，就可以使窗口重新显示，这时Eclipse会打印窗口恢复正常大小。

另外，在程序运行过程中，可以随时更改监听的端口号，更改以后再点击启动服务器可以在新的端口上实现监听。

本程序第二个界面实现了显示发送请求的次数的功能。即可以监听到客户端发送了多少次请求。

第三个界面主要是用来介绍程序开发人员的相关信息，也为了使ui界面得到相应的美化。

二、异常处理

输入端口号的地方如果输入的长度超过4位，则会有弹窗提示，并将端口号默认为8080。如果没有填写，也会提示填写端口号。

在程序运行过程中可以随时修改端口号，然后点击启动服务。

如果查找的html文件不存在，在info-text中可以打印出该文件不存在的信息。如果该端口已经被绑定过，info-text中可以打印出端口已经被绑定的异常信息。

三、程序流程图

图1 服务器接受请求流程图

图2 服务器响应请求流程图

四、AIO与NIO的比较

本程序利用了java 的异步io功能，所谓异步io（即aio），并非简单的非阻塞io（nio）如下图介绍我们可以看到nio与aio的区别

从图中可以看出，当用户进程发出read操作时，如果cpu中的数据还没有准备好，那么它并不会block用户进程，而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲，它发起一个read 操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了，并且又再次收到了用户进程的system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，然后返回。

所以，用户进程其实是需要不断的主动询问cpu数据好了没有。

用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从cpu的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，cpu会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，cpu会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了。

对比两者可以发现，non-blocking IO在执行recvfrom这个system call的时候，如果cpu的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当cpu中数据准备好的时候，recvfrom

会将数据从cpu拷贝到用户内存中，这个时候进程是被block了，在这段时间内，进程是被block的。而asynchronous IO则不一样，当进程发起IO 操作之后，就直接返回再也不理睬了，直到cpu发送一个信号，告诉进程说IO完成。在这整个过程中，进程完全没有被block。

注：由于java中没有完成端口模型，而所谓的nio并非完全的异步，所以我们选择了nio2中提供的aio来实现与完成端口一样的功能。

五、关键算法分析

1、关于默认页面的设置

本段代码实现了根据request，来判断显示文件夹中的哪个html界面。首先将request 分词，如果是GET请求，则进行下一步的判断（对POST请求不作处理），通过方法StringTokenizer可以将request按照“\t”“\n”等标识符分词，如果没有请求内容（即请求中只有/）那么返回默认页面，否则返回指定的页面。

2、关于异步操作的设置