Первое знакомство с протоколом HTTP через написание простейшего Web сервера на Java

Думаю что не будет преувеличением утверждать, что знание и понимание сути протокола HTTP необходимо любому, кто решил сколь-нибудь серьезно заняться любым из направлений современной Web разработки. Мой личный опыт говорит о том, что понимание это приходит не сразу. Стыдно сказать, что были времена, когда слова GET и POST были для меня сродни магическим заклинаниям, а о существовании PUT, PATCH и DELETE я даже не подозревал.

Несколько месяцев назад помимо собственно разработки я занялся также преподаванием, и возник вопрос о том, как проще и понятнее рассказать о сути протокола HTTP будущим Java разработчикам. После нескольких дней возни и ряда неудачных попыток сделать презентацию возникла идея, а почему бы не написать простейший HTTP сервер на Java, потому как ни что так хорошо не объясняет суть протокола, как его простейшая, но работающая реализация.

Как оказалось сделать это совсем не сложно. Ниже привожу код, которого будет достаточно для корректного взаимодействия с любым браузером! Все что нам понадобится это ServerSocket и немного стандартного ввода-вывода.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class HttpServer {

    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {
            System.out.println("Server started!");
            
            while (true) {
                // ожидаем подключения
                Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("Client connected!");

                // для подключившегося клиента открываем потоки 
                // чтения и записи
                try (BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
                     PrintWriter output = new PrintWriter(socket.getOutputStream())) {

                    // ждем первой строки запроса
                    while (!input.ready()) ;

                    // считываем и печатаем все что было отправлено клиентом
                    System.out.println();
                    while (input.ready()) {
                        System.out.println(input.readLine());
                    }

                    // отправляем ответ
                    output.println("HTTP/1.1 200 OK");
                    output.println("Content-Type: text/html; charset=utf-8");
                    output.println();
                    output.println("<p>Привет всем!</p>");
                    output.flush();
                    
                    // по окончанию выполнения блока try-with-resources потоки, 
                    // а вместе с ними и соединение будут закрыты
                    System.out.println("Client disconnected!");
                }
            }
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

Пробуем запустить этот код. Стоит отметить, что порт, для которого создается ServerSocket должен быть свободным. Если указанный порт занят, то нужно или его освободить, или использовать другой свободный порт.

После запуска этого кода идем в окно браузера и набираем в адресной строке http://localhost:8080/. Если все прошло удачно, то в окне браузера мы увидим текст «Привет всем», а в логе сервера текст, подобный приведенному ниже:

Server started!
Client connected!

GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_13_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/72.0.3626.109 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: ru-RU,ru;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7,he;q=0.6,de;q=0.5,cs;q=0.4
Cookie: _ga=GA1.1.1849608036.1549463927; portainer.pagination_containers=100; _gid=GA1.1.80775985.1550669456;
If-Modified-Since: Sat, 05 Jan 2019 12:10:16 GMT

Client disconnected!

Каждый раз, когда мы что-то вводим в адресную строку браузера и нажимаем Enter не происходит ничего иного, как отправка текста, начинающегося словом GET и заканчивающегося переводом строки. После слова GET через пробел следует путь к запрашиваемому документу на сервере. Попробуйте ввести в браузере http://localhost:8080/something и посмотреть, как изменится текст запроса в логе.

В строках запроса, начиная со второй находятся т.н. заголовки при помощи которых осуществляется передача серверу информации о настройках клиента. Каждая строка заголовка имеет формат [имя заголовка] : [значение]; [значение]; ... [значение].

После того, как текст запроса полностью прочитан сервером, мы отправляем ему простейший ответ, структура которого довольно проста и аналогична структуре запроса. В первой строке версия протокола HTTP и код 200 OK, который сообщит браузеру о том, что запрос был успешно обработан (всем куда лучше знаком код 404, не правда ли ;) ). Далее следует всего один заголовок Content-Type в котором передается информация о формате передаваемого документа (text/html) и его кодировке (charset=utf-8). После заголовка следует перевод строки (обязательное требование протокола HTTP) и собственно текст, который будет отображен в браузере.

На этом все! Разумеется это далеко не все, что нужно знать о протоколе HTTP и принципах разработки Web серверов, но мне бы не хотелось усложнять данный пример, т.к. главная его задача — продемонстрировать, простейшую коммуникацию по протоколу HTTP. В одном из следующих своих материалов постараюсь развить тему изучения протокола HTTP через его реализацию.

UPD. Гораздо более продвинутый пример подобного сервера можно найти в книге How Tomcat Works: A Guide to Developing Your Own Java Servlet Container by Paul Deck, Budi Kurniawan, глава 1 — Simple Web Server.

UPD1. Вебинар на основе этой статьи www.youtube.com/watch?v=RBUFdFKg_rI