C#網(wǎng)絡(luò)編程系列三：自定義Web服務(wù)器

作者：Learning hard 2012-09-24 14:31:55

本專題所講述的是一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器，其他一些大型的Web服務(wù)器（IIS，Apache）也是這樣的一個(gè)原理，本專題只是簡(jiǎn)單講述Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)原理。

前言：經(jīng)過(guò)前面的專題中對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和HTTP協(xié)議的簡(jiǎn)單介紹相信大家對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議有了大致的了解的，本專題將針對(duì)HTTP協(xié)議定義一個(gè)Web服務(wù)器，我們平常瀏覽網(wǎng)頁(yè)通過(guò)在瀏覽器中輸入一個(gè)網(wǎng)址就可以看到我們想要的網(wǎng)頁(yè)，這個(gè)過(guò)程中瀏覽器只是一個(gè)客戶端，瀏覽器（應(yīng)用層應(yīng)用程序）通過(guò)HTTP協(xié)議把用戶請(qǐng)求發(fā)送到服務(wù)端，服務(wù)器接受到發(fā)送來(lái)的HTTP請(qǐng)求，然后對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理和響應(yīng)，***把響應(yīng)的內(nèi)容發(fā)送給客戶端（瀏覽器這里充當(dāng)了用戶代理的客戶端），瀏覽器再對(duì)接受到的響應(yīng)內(nèi)容（一般是HTML文件）進(jìn)行解釋并且顯示出來(lái)。這就是一次完整的用戶請(qǐng)求/響應(yīng)模型，本專題所講述的是一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器，其他一些大型的Web服務(wù)器（IIS，Apache）也是這樣的一個(gè)原理，本專題只是簡(jiǎn)單講述Web服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)原理。

一、Socket編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器

Socket這個(gè)概念是在Unix系統(tǒng)中提出來(lái)的。在Unix的時(shí)代，為了解決傳輸層的編程問(wèn)題，Unix提供了類似于文件操作的網(wǎng)絡(luò)操作方式——Socket,通過(guò)Socket，我們就可以像操作文件一樣通過(guò)打開(kāi)、寫(xiě)入、讀取、關(guān)閉等操作完成網(wǎng)絡(luò)編程，這樣就使得網(wǎng)絡(luò)編程可以統(tǒng)一到文件操作方面，這樣就使我們更容易地編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。需要注意的是，應(yīng)用層的協(xié)議需要網(wǎng)絡(luò)程序?qū)ｉT(mén)處理，Socket不負(fù)責(zé)應(yīng)用層協(xié)議，僅僅負(fù)責(zé)傳輸層的協(xié)議。

現(xiàn)在介紹下網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)（port）的概念，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址中，為了區(qū)分使用相同協(xié)議的不同應(yīng)用程序，為不同的應(yīng)用程序分配一個(gè)數(shù)字編號(hào)，我們把這個(gè)編號(hào)就成為網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)（就是區(qū)分同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址中不同的進(jìn)程）。端口號(hào)是由一個(gè)兩個(gè)字節(jié)的整數(shù)，所以取值范圍為0~65535，這些端口號(hào)又分為三類：

1.***類的范圍是0~1023，稱為眾所周知的端口，這些端口號(hào)由特定的網(wǎng)絡(luò)程序使用，例如，TCP協(xié)議使用80端口來(lái)完成Http協(xié)議的傳輸。

2.第二類的范圍是1024~49151，稱為登記端口，一般情況下不應(yīng)該在程序中使用。

3.第三類的范圍是49152~65535，稱為私有端口，這些端口可以由普通用戶程序使用。

在我們用Socket開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中，還有一個(gè)就是端點(diǎn)的概念，在網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)IP地址，協(xié)議和端口號(hào)可以唯一地確定網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)應(yīng)用程序，其中把IP地址和端口的組合叫做端點(diǎn)（EndPoint）。每個(gè)Socket需要綁定到一個(gè)端點(diǎn)上與其他端點(diǎn)進(jìn)行通信。

介紹完基本的一些概念后，下面演示通過(guò)Socket編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器，此實(shí)例中就是簡(jiǎn)單向?yàn)g覽器返回一個(gè)固定的靜態(tài)頁(yè)面,實(shí)現(xiàn)代碼如下：

using System;  
using System.Net;  
using System.Net.Sockets;  
using System.Text;  
namespace WebServer  
{  
    /// <summary>  
    /// 實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器  
    /// 該服務(wù)器向請(qǐng)求的瀏覽器返回一個(gè)靜態(tài)的HTML頁(yè)面  
    /// </summary>  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            // 獲得本機(jī)的Ip地址，即127.0.0.1  
            IPAddress localaddress =IPAddress.Loopback;  
              
            // 創(chuàng)建可以訪問(wèn)的斷點(diǎn)，49155表示端口號(hào)，如果這里設(shè)置為0，表示使用一個(gè)由系統(tǒng)分配的空閑的端口號(hào)  
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(localaddress,49155);  
 
            // 創(chuàng)建Socket對(duì)象,使用IPv4地址，數(shù)據(jù)通信類型為數(shù)據(jù)流，傳輸控制協(xié)議TCP協(xié)議.  
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);  
            
            //將Socket綁定到斷點(diǎn)上  
            socket.Bind(endpoint);  
            // 設(shè)置連接隊(duì)列的長(zhǎng)度  
            socket.Listen(10);  
 
            while (true)  
            {  
                Console.WriteLine("Wait an connect Request...");  
                // 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)，這個(gè)方法會(huì)堵塞線程的執(zhí)行，直到接受到一個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求  
                Socket clientsocket =socket.Accept();  
                  
                // 輸出客戶端的地址  
                Console.WriteLine("Client Address is: {0}", clientsocket.RemoteEndPoint);  
                // 把客戶端的請(qǐng)求數(shù)據(jù)讀入保存到一個(gè)數(shù)組中  
                byte[] buffer =new byte[2048];  
 
                int receivelength = clientsocket.Receive(buffer, 2048, SocketFlags.None);  
                string requeststring = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, receivelength);  
                  
                // 在服務(wù)器端輸出請(qǐng)求的消息  
                Console.WriteLine(requeststring);  
 
                // 服務(wù)器端做出相應(yīng)內(nèi)容  
                // 響應(yīng)的狀態(tài)行  
                string statusLine ="HTTP/1.1 200 OK\r\n";  
                byte[] responseStatusLineBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(statusLine);  
                string responseBody = "<html><head><title>Default Page</title></head><body><p style='font:bold;font-size:24pt'>Welcome you</p></body></html>";  
                string responseHeader =   
                    string.Format(  
                        "Content-Type: text/html; charset=UTf-8\r\nContent-Length: {0}\r\n",responseBody.Length);  
 
                byte[] responseHeaderBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(responseHeader);  
                byte[] responseBodyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(responseBody);  
 
                // 向客戶端發(fā)送狀態(tài)行  
                clientsocket.Send(responseStatusLineBytes);  
 
                // 向客戶端發(fā)送回應(yīng)頭信息  
                clientsocket.Send(responseHeaderBytes);  
 
                // 發(fā)送頭部和內(nèi)容的空行  
                clientsocket.Send(new byte[] { 13, 10 });  
 
                // 想客戶端發(fā)送主體部分  
                clientsocket.Send(responseBodyBytes);  
 
                // 斷開(kāi)連接  
                clientsocket.Close();  
                Console.ReadKey();            break;                                           
            }   
            // 關(guān)閉服務(wù)器  
            socket.Close();  
        }  
    }  
}

運(yùn)行結(jié)果：

首先運(yùn)行服務(wù)端后的界面：

在瀏覽器中輸入http://localhost:49155/ 則瀏覽器可以看到如下的所示的結(jié)果：

此時(shí)在服務(wù)器端顯示的輸出為：

這里只是簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了一個(gè)web服務(wù)器的功能，當(dāng)然實(shí)際的Web服務(wù)器通過(guò)用戶的發(fā)來(lái)的Http請(qǐng)求中獲得請(qǐng)求文件類型，請(qǐng)求文件名以及請(qǐng)求目錄等信息，然后Web服務(wù)器根據(jù)這些請(qǐng)求信息從服務(wù)器的物理目錄中尋找請(qǐng)求的文件，如果在服務(wù)器中找到請(qǐng)求的文件，然后服務(wù)器把響應(yīng)內(nèi)容發(fā)送給客戶端。這里只是通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器讓大家理解請(qǐng)求/響應(yīng)模型以及Web服務(wù)器的工作原理，一些復(fù)雜的Web服務(wù)器也是在此基礎(chǔ)進(jìn)行一些其他功能的擴(kuò)展。

二、基于TcpListener的Web服務(wù)器

在.net平臺(tái)下，為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)編程，.net對(duì)套接字又進(jìn)行了一次封裝，封裝后的類是在System.Net.Sockets命名空間下的TcpListener類和TcpClient類，使用TcpListener類用來(lái)監(jiān)聽(tīng)和接收傳入的連接請(qǐng)求，在該類的構(gòu)造函數(shù)中只需要傳遞一組網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)信息就可以準(zhǔn)備好監(jiān)聽(tīng)參數(shù)，而不需要設(shè)置使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等細(xì)節(jié)，調(diào)用Start方法后，監(jiān)聽(tīng)工作就開(kāi)始（間接調(diào)用了Socket.Listen方法），AcceptTcpClient方法將阻塞進(jìn)程，直到一個(gè)客戶端發(fā)來(lái)連接請(qǐng)求為止，這個(gè)方法返回一個(gè)

封裝了Socket的TcpClient對(duì)象，同時(shí)從傳入的連接隊(duì)列中刪除該客戶端的連接請(qǐng)求。此時(shí)通過(guò)這個(gè)TcpClient對(duì)象與客戶端進(jìn)行通信。

下面是基于TcpListener和TcpClient的一個(gè)簡(jiǎn)單的Web服務(wù)器的代碼：

using System;  
using System.Net;  
using System.Net.Sockets;  
using System.Text;  
namespace TcpWebserver  
{  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            // 獲得本機(jī)的Ip地址，即127.0.0.1  
            IPAddress localaddress =IPAddress.Loopback;  
            // 創(chuàng)建可以訪問(wèn)的斷點(diǎn)，49155表示端口號(hào)，如果這里設(shè)置為0，表示使用一個(gè)由系統(tǒng)分配的空閑的端口號(hào)  
            IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint(localaddress, 49155);  
            // 創(chuàng)建Tcp 監(jiān)聽(tīng)器  
            TcpListener tcpListener = new TcpListener(endpoint);  
            // 啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)  
            tcpListener.Start();  
            Console.WriteLine("Wait an connect Request...");  
            while (true)  
            {  
                // 等待客戶連接  
                TcpClient client =tcpListener.AcceptTcpClient();  
                if (client.Connected == true)  
                {  
                    // 輸出已經(jīng)建立連接  
                    Console.WriteLine("Created connection");  
                }  
                // 獲得一個(gè)網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象  
                // 該網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象封裝了Socket的輸入和輸出操作  
                // 此時(shí)通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象進(jìn)行寫(xiě)入來(lái)返回響應(yīng)消息  
                // 通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流對(duì)象進(jìn)行讀取來(lái)獲得請(qǐng)求消息  
                NetworkStream netstream = client.GetStream();  
                // 把客戶端的請(qǐng)求數(shù)據(jù)讀入保存到一個(gè)數(shù)組中  
                byte[] buffer = new byte[2048];  
                int receivelength = netstream.Read(buffer, 0, 2048);  
                string requeststring = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, receivelength);  
 
                // 在服務(wù)器端輸出請(qǐng)求的消息  
                Console.WriteLine(requeststring);  
 
                // 服務(wù)器端做出相應(yīng)內(nèi)容  
                // 響應(yīng)的狀態(tài)行  
                string statusLine = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";  
                byte[] responseStatusLineBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(statusLine);  
                string responseBody = "<html><head><title>Default Page</title></head><body><p style='font:bold;font-size:24pt'>Welcome you</p></body></html>";  
                string responseHeader =  
                    string.Format(  
                        "Content-Type: text/html; charset=UTf-8\r\nContent-Length: {0}\r\n", responseBody.Length);  
                byte[] responseHeaderBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(responseHeader);  
                byte[] responseBodyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(responseBody);  
                  
                // 寫(xiě)入狀態(tài)行信息  
                netstream.Write(responseStatusLineBytes, 0, responseStatusLineBytes.Length);  
                // 寫(xiě)入回應(yīng)的頭部  
                netstream.Write(responseHeaderBytes, 0, responseHeaderBytes.Length);  
                // 寫(xiě)入回應(yīng)頭部和內(nèi)容之間的空行  
                netstream.Write(new byte[] { 13, 10 }, 0, 2);  
 
                // 寫(xiě)入回應(yīng)的內(nèi)容  
                netstream.Write(responseBodyBytes, 0, responseBodyBytes.Length);  
 
                // 關(guān)閉與客戶端的連接  
                client.Close();  
                Console.ReadKey();  
                break;  
            }  
            // 關(guān)閉服務(wù)器  
            tcpListener.Stop();  
        }  
    }  
}

程序的輸出結(jié)果和前面的用Socket實(shí)現(xiàn)的效果相同，這里就不再貼圖了，這里實(shí)現(xiàn)的Web服務(wù)器都是建立控制臺(tái)的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，感興趣的朋友也可以用Windows窗體進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這里也只是簡(jiǎn)單列出了采用同步的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)TcpListener類和TcpClient類同時(shí)支持異步操作的方法，下面列出這個(gè)兩個(gè)類中異步操作的方法如下表：

三、總結(jié)

到這里這篇文章就差不多介紹到這里了，本專題是介紹如何自定義一個(gè)簡(jiǎn)單Web服務(wù)器，通過(guò)這個(gè)專題希望大家可以對(duì)Web服務(wù)器的工作過(guò)程有一個(gè)簡(jiǎn)單的了解。

另外在這個(gè)專題里面我們是用IE瀏覽器進(jìn)行發(fā)送客戶請(qǐng)求的，所以后面專題將介紹自定義一個(gè)瀏覽器，通過(guò)我們自定義的瀏覽器來(lái)對(duì)Web服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，然后在自己自定義的瀏覽器中把響應(yīng)消息顯示出來(lái)。

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/08/23/WebServer.html

【編輯推薦】