從零打造簡易 Java Web Server：基於 Socket 的 HTTP 伺服器實作教學

前言

想了解 Web 伺服器的核心運作原理嗎？本文將帶領你從零開始，使用 Java 基礎的 java.net.Socket 與 java.net.ServerSocket 類別，手刻一個極簡易的 HTTP Web Server。雖然功能精簡，但能完整展示「接收請求 → 解析 URI → 讀取靜態資源 → 回應客戶端」的核心流程，是理解 Tomcat 等成熟伺服器架構的最佳入門教材。

核心執行流程：七步驟搞定 HTTP 服務

整個伺服器的生命週期可歸納為以下循環步驟：

1. 建立 ServerSocket：綁定指定埠號（預設 8080），監聽本地回環位址。
2. 阻塞等待連線：呼叫 accept() 方法，直到有客戶端連入才會回傳一個 Socket 物件。
3. 取得雙向串流：從 Socket 取得 InputStream（對應 HTTP Request）與 OutputStream（對應 HTTP Response）。
4. 解析請求：讀取輸入串流的原始資料，轉為字串後擷取 URI（統一資源識別符），本範例僅做簡易解析。
5. 處理回應：根據 URI 到專案 webroot 目錄尋找對應靜態檔案（HTML、CSS、JS、圖片等），讀取內容寫入輸出串流；找不到則回傳 404 頁面。
6. 關閉連線：釋放 Socket 資源。
7. 回到步驟 2：持續循環等待下一個請求。

完整原始碼實作

1. HttpServer 主類別

package ex01.pyrmont; import java.net.Socket; import java.net.ServerSocket; import java.net.InetAddress; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.io.IOException; import java.io.File; public class HttpServer { public static final String WEB_ROOT = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot"; private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN"; public static void main(String[] args) { new HttpServer().await(); } public void await() { ServerSocket serverSocket = null; int port = 8080; try { serverSocket = new ServerSocket(port, 1, InetAddress.getByName("127.0.0.1")); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); System.exit(1); } while (true) { Socket socket = null; InputStream input = null; OutputStream output = null; try { socket = serverSocket.accept(); input = socket.getInputStream(); output = socket.getOutputStream(); Request request = new Request(input); request.parse(); if (request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND)) { break; } Response response = new Response(output); response.setRequest(request); response.sendStaticResource(); socket.close(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); continue; } } } }

2. Request 請求解析類別

package ex01.pyrmont; import java.io.InputStream; import java.io.IOException; public class Request { private InputStream input; private String uri; public Request(InputStream input) { this.input = input; } public void parse() { StringBuffer request = new StringBuffer(2048); int i; byte[] buffer = new byte[2048]; try { i = input.read(buffer); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); i = -1; } for (int j = 0; j < i; j++) { request.append((char) buffer[j]); } System.out.print(request.toString()); uri = parseUri(request.toString()); } private String parseUri(String requestString) { int index1, index2; index1 = requestString.indexOf(' '); if (index1 != -1) { index2 = requestString.indexOf(' ', index1 + 1); if (index2 > index1) return requestString.substring(index1 + 1, index2); } return null; } public String getUri() { return uri; } }

3. Response 回應處理類別

package ex01.pyrmont; import java.io.OutputStream; import java.io.IOException; import java.io.FileInputStream; import java.io.File; public class Response { private static final int BUFFER_SIZE = 1024; Request request; OutputStream output; public Response(OutputStream output) { this.output = output; } public void setRequest(Request request) { this.request = request; } public void sendStaticResource() throws IOException { byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE]; FileInputStream fis = null; try { File file = new File(HttpServer.WEB_ROOT, request.getUri()); if (file.exists()) { fis = new FileInputStream(file); int ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE); while (ch != -1) { output.write(bytes, 0, ch); ch = fis.read(bytes, 0, BUFFER_SIZE); } } else { String errorMessage = "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\n" + "Content-Type: text/html\r\n" + "Content-Length: 23\r\n" + "\r\n" + "<h1>File Not Found</h1>"; output.write(errorMessage.getBytes()); } } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } finally { if (fis != null) fis.close(); } } }

測試驗證

• 存取存在的資源：將 HTML 檔案放入專案根目錄下的 webroot 資料夾，瀏覽器訪問 https://localhost:8080/your-file.html 即可看到內容。
• 存取不存在的資源：會自動回傳自訂的 404 錯誤頁面。
• 關閉伺服器：瀏覽器訪問 https://localhost:8080/SHUTDOWN 即可觸發關閉指令。

總結與延伸

這個極簡 Server 僅示範「靜態資源服務」與「最基礎的 HTTP 協定解析」，實務上仍缺少：多執行緒處理併發、完整 HTTP Header 解析、動態請求分派、Servlet 容器生命週期管理等關鍵功能。若想深入了解 Tomcat 核心架構，推薦參考《深入剖析 Tomcat》一書，本範例即源自該書第一章教學。

透過親手實作，你將對「Web 伺服器如何聽請求、如何回應」有具體感受，為後續學習 Servlet、Spring MVC、Netty 等進階框架打下堅實基礎。