畢業設計論文-基于java的web服務器(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 HTTP/ 協議，支持 JAVA 中 Servlet、 JSP、 JDBC、 JNDI 等相關規范，能夠部署大多數基于 Web 的 Java 應用。 DM WAS 由服務器核心類、 Java核心類庫、第三方軟件包、一組配置文件和多個 Web 應用程序組成。 服務器在啟動時讀入并解析服務器配置文件，并初始化一系列服務，包括類裝載器、數據庫連接池、 JNDI、數據源等資源在 JNDI 上的綁定、線程池、 Web應用程序的上下文等，最后建立 ServerSocket，等待客戶端連接。 系統技術實現 Http 連接管理組件 一個客戶機與一個服務器要進行有效的通信，他們之間必然要遵守某種共同的協議，當前，瀏覽器和 Web 服務器之間大多采用超文本傳輸協議 HTTP 進行通信。 HTTP 協議是基于 TCP/IP 協議之上的應用層協議，具有無連接、無狀態、面向對象等幾個特點。 HTTP 協議基于請求 /響應機制，其工作原理包括四個步驟。 ：瀏覽器與服務器建立連接，打開一個稱為套接字（ socket）的虛擬文件，此文件的建立標志著連接建立成功。 ：瀏覽器通過 socket 向服務器提交請求。 ：服務器接收到該請求后，進行相應的事務處理，然后將處理結果通過 HTTP 傳回給瀏覽器。 ：當應答結束后，服務器斷開與瀏覽器的連接，以保證更多的瀏覽器能夠與服務器建立連接。 Http 連接管 理組件位于 DM WAS 的最前端，它在服務器啟動過程中獲取服務器配置參數并初始化，負責監聽端口，接收請求消息，并且將處理后的回復反饋給客戶端。 現 Http 連接管理組件基于 HTTP 協議，負責建立一個或多個服務器 Socket 并監聽來自客戶端的連接請求。當某個客戶端發出連接請求時，它建立一個 Socket對象，讀出 Socket 輸入輸出流，將輸入流進行解析并提取相關信息，然后實例化一個請求處理任務，并將輸入輸出流分別包裝成 request 和 response 對象賦給該任務，交由線程池處理。流程圖如圖 所示。 圖 Http 連接管理組件流程圖 Http 連接管理組件由 LifeCycle、 Server、 HttpServer、 ConnectionHandler、RequestHandler、 Request、 Response 等類和接口以及實現線程池的相關類組成。 下面詳細介紹一下相關的數據結構。 interface LifeCycle void start throws LifeCycleException。 void stop throws LifeCycleException。 boolean isStarted 。 LifeCycle 代表組件的生命周期接口，其目的是以一種一致的方式來管理組件的啟動與停止。服務器中所有具有生命周期的組件如服務器類、應用程序上下文類都必須實現該接口。 interface Server extends LifeCycle String getServerInfo 。 String getServerName 。 int getServerPort 。 String getAppBase 。 URLClassLoader getWebappParentClassLoader 。 Server 代表整個服務器，它包含服務器的相關屬性信息，負責服務器的啟動與停止。 它由服務器啟停組件調用。 HttpServer 類是對 Server 接口的實現，并擴展了對 Servlet 容器的接口。 class ConnectionHandler implements LifeCycle ServerSocket openSocket throws LifeCycleException。 void accept 。 void handleConnection Socket socket throws IOException。 ConnectionHandler 實現了生命周期接口，它根據 Server 中的相關信息建立 ServerSocket，循環地接收客戶端的連接請求。它獲取客戶端的 Socket 連接對象，讀取輸入輸出流，然后交給 RequestHandler 任務處理。 class RequestHandler implements LifeCycle,Task void parseRequest InputStream inputstream void execute Request request,Response response RequestHandler 同時實現了生命周期接口和 Task 接口，從而可以交給線程池處理。 RequestHandler 解析輸入流，讀取 HTTP 請求頭，將輸入輸出流包裝成Request 和 Response 對象，然后被 ConnectionHandler 放入線程池中，交由線程池執行。 interface Request extends void setResponse Response response 。 void setSocketInputStream InputStream is 。 void addCookie Cookie cookie 。 void addHeader String headerName,String headerValue 。 interface Response extends void setRequest Request request 。 void setSocketOutputStream OutputStream os 。 void writeHeaders throws IOException。 void flush throws IOException。 Request 和 Response 是對 Socket 輸入輸出流的包裝并實現了相關的Servlet 接口，以一種對象的形式屏蔽了 HTTP 底層操作的細節。 Web 服務器應用程序常常要處理來自遠程的大量而短小的任務，其特點是單個任務處理的時間很短而請求的數目卻很大且很多請求是同時進行的。 顯然單線程的處理機制無法滿足我們的需求。在服務器程序中，使用多線程是提高服務器性能的捷徑。實踐證明，采用多線程設計可以極大地改善系統的響應性能，提高程序的并行性。 多線程，顧名思義就是在應用程序中使用多個線程。在服務器應用程序中 使用多線程的意思是對于接收的每一個請求我們使用一個單獨的線程進行處理。構建多線程應用程序時，一個簡單的方法是：每當一個請求到達時就創建一個新線程，然后在新建的這個線程中對該請求進行處理。實際應用中，這種方法的缺點是很明顯的：為每個請求創建一個新線程的開銷是很大的；創建過多的線程可能會導致系統由于內存消耗過度而導致系統資源不足。 資源不足是多線程應用中需要注意的一個問題。為了防止資源不足，服務器應對創建和銷毀線程的次數進行合理的調整，盡量重用已有的線程。 池化技術被廣泛的應用于服務器端軟件的開發上。池化技術簡 單來說就是對已創建的對象放在一個池中進行緩存，將來需要某對象時，就從池中獲取，從而達到重用對象的目的。線程池技術是池化技術的一種，當需要完成某項任務時，直接從線程池中取出線程來對任務進行處理，任務處理完后，將線程返回線程池，其優點是：任務到達時，由于不需要新建線程，而是直接使用已有線程，提高了應用程序的響應速度。而且，通過適當地調整線程池中的最大線程數目和最小線程數目，可以防止系統資源不足問題。 .1 實現 在 DM WAS 中我們使用了多線程機制，對于單個的請求都交給線程池模塊進行處理。我們使用事件驅動處理的方 法實現線程之間的調度。在事件驅動處理的情況下，需要一種發信機制來控制某一特定線程何時應該運行。在 Java 中，可以使用 wait 、 notify 和 notifyAll 方法向線程發送信號。這些方法允許線程在一個對象上阻塞，直到所需的條件得到滿足為止，然后再次開始運行。這種設計減少了 CPU 占用，因為線程在阻塞時不消耗執行時間，并且可在 notify 方法被調用時立即喚醒。與其它方法相比，事件驅動方法可以提供更短的響應時間。 線程池模塊包括線程池、工作線程、任務隊列、任務接口等幾個部分。 class ThreadPool implements LifeCycle void initPool 。//初始化線程池 void createWorker 。//創建工作線程 void execute Task task 。//執行指定任務 /*將工作線程返回到池中 */ void returnWorker WorkerThread worker 。/*通知線程池該任務發生異常，從而線程池可以結束該任務并回收該任務所占用的工作線程 */ void errorOccur Task task 。 ThreadPool 代表線 程池，其作用是創建、銷毀并管理線程，將工作線程放入線程池中，調用工作線程執行任務，銷毀異常任務。 class WorkerThread implements Runnable void run 。//運行工作線程 boolean overtime 。//線程是否超時 WorkerThread 代表一個工作線程，它是一個獨立的可以循環執行任務的線程對象，在沒有任務時進行等待 wait ，在任務到達時被喚醒 notify 執行。 class TaskQueue void pushTask Task task 。//將任務放入任務隊列的隊尾 Task popTask 。//從任務隊列的隊頭取出任務執 //行并從隊列中刪除該任務 void RemoveTask Task task 。//從任務隊列中移走任務 TaskQueue 代表一個任務隊列，其作用是提供一種緩沖機制，將沒有處理的任務放在任務隊列中，等到有工作線程可用時依次執行隊列中的任務。 interface Task void start 。//任務開始執行 void reject 。//丟棄該任務 Task 是一個接口，它是每個任務必須實 現的接口，線程池只執行實現了該接口的類，它提供一組方法用來規定執行任務的入口、任務的執行狀態、任務執行完后的收尾工作等，從而保證線程邏輯和應用邏輯的分離，工作線程通過該接口調度任務的執行。 .2 流程圖 線程池處理任務的過程如圖 所示。 .3 存在的問題 線程池為我們構建多線程的服務器應用程序提供了強大的機制，但使用它可能會出現一些問題。 這里的資源包括線程自身所使用的資源、線程處理任務時可能需要的其它資源，例如數據庫連接、 Socket 套接字或文件輸入輸出流等。資源不足問題的本質原因就是過 多創建線程從而消耗包括內存和其它系統資源在內的大量資源。 為解決資源不足問題，我們在線程池中提供了幾個參數供用戶根據實際情況優化線程池。 1 Threads：線程池中最大線程數，默認為無限大。通常我們期望 Threads 應該是服務器能夠接受的最大并發訪問數。如果有多于 Threads 的并發請求，多余的請求將被任務隊列進行緩存。 圖 線程池處理任務的流程圖 2 minTreads：線程池中最小線程數，默認為 1。服務器啟動時，會初始