HTTP 協定核心流程

Web 伺服器基於 Client/Server 模型，透過 HTTP 協定（基於 TCP/IP）通訊。核心四步驟：

1. 連線建立：瀏覽器與伺服器建立 TCP 連線（Socket）
2. 請求發送：瀏覽器發送 HTTP 請求（如 GET /index.html HTTP/1.0）
3. 回應處理：伺服器解析請求、讀取檔案、回傳 HTTP 標頭與內容
4. 連線關閉：雙方釋放 Socket 資源

HTTP 回應標頭關鍵欄位

HTTP/1.0 200 OK           // 狀態行：版本、狀態碼、原因片語
MIME_Version: 1.0         // MIME 版本
Content_Type: text/html   // 內容類型（MIME Type）
Content_Length: 1234      // 實體內容長度（位元組）
                          // 空行分隔標頭與實體
<html>...</html>         // 實體內容

多線程 Web 伺服器完整實作

import java.io.*;
import java.net.*;

public class WebServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 8080;
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);
        System.out.println("Web Server listening on port " + port);
        
        int counter = 1;
        while (true) {
            Socket client = server.accept();
            new ConnectionThread(client, counter++).start();
        }
    }
}

class ConnectionThread extends Thread {
    private Socket client;
    private int id;
    
    public ConnectionThread(Socket client, int id) {
        this.client = client;
        this.id = id;
    }
    
    public void run() {
        try {
            PrintStream out = new PrintStream(client.getOutputStream());
            DataInputStream in = new DataInputStream(client.getInputStream());
            
            String requestLine = in.readLine(); // 讀取請求行
            System.out.println("Request " + id + ": " + requestLine);
            
            if (isGetRequest(requestLine)) {
                String filename = extractFilename(requestLine);
                File file = new File(filename);
                
                if (file.exists() && file.isFile()) {
                    sendFile(out, file);
                } else {
                    send404(out);
                }
            }
            
            client.close();
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Connection " + id + " error: " + e);
        }
    }
    
    private boolean isGetRequest(String line) {
        return line != null && line.length() > 3 && line.substring(0, 3).equalsIgnoreCase("GET");
    }
    
    private String extractFilename(String line) {
        int firstSpace = line.indexOf(' ');
        int secondSpace = line.indexOf(' ', firstSpace + 1);
        String path = line.substring(firstSpace + 1, secondSpace);
        if (path.startsWith("/")) path = path.substring(1);
        return path.isEmpty() ? "index.html" : path;
    }
    
    private void sendFile(PrintStream out, File file) throws IOException {
        out.println("HTTP/1.0 200 OK");
        out.println("MIME_Version: 1.0");
        out.println("Content_Type: text/html");
        out.println("Content_Length: " + file.length());
        out.println(); // 關鍵空行
        
        byte[] buffer = new byte[(int) file.length()];
        new DataInputStream(new FileInputStream(file)).readFully(buffer);
        out.write(buffer);
        out.flush();
    }
    
    private void send404(PrintStream out) {
        String body = ""
                    + "
Error 404 - File Not Found
";
        out.println("HTTP/1.0 404 Not Found");
        out.println("Content_Type: text/html");
        out.println("Content_Length: " + body.length());
        out.println();
        out.println(body);
        out.flush();
    }
}

測試與驗證

1. 編譯：javac WebServer.java
2. 準備 index.html 置於同目錄
3. 啟動：java WebServer
4. 瀏覽器訪問：https://localhost:8080/index.html

功能擴充路線圖

• MIME 型別映射：依副檔名動態設定 Content-Type
• 目錄瀏覽：無 index.html 時列出目錄內容
• POST 支援：解析 Content-Length 讀取請求實體
• 靜態資源快取：ETag/Last-Modified 搭配 304 Not Modified
• SSL/HTTPS：升級 SSLServerSocket 支援加密傳輸
• NIO 非阻塞：Selector + ServerSocketChannel 處理高併發
• 虛擬主機：解析 Host 標頭支援多域名

生產級考量

手寫伺服器適合教學與嵌入式場景。生產環境建議使用成熟方案：Jetty、Undertow、Tomcat、Netty 等，提供完整 Servlet 規範支援、連線池、安全性、監控、熱部署等企業級特性。