[톰캣 최종분석 01] 간단한 웹 서버

간단한 웹 서버 만들기

웹 서버는 클라이언트(주로 웹 브라우저)와 통신할 때 HTTP를 사용하기 때문에 HTTP 서버라고도 한다. 자바 기반의 웹 서버는 2개의 중요한 클래스 java.net.Socket과 java.net.ServerSocket을 사용해 웹 서버를 구현한다.

우리의 웹 서버 어플리케이션은 다음과 같은 3개의 클래스로 구성된다.

• HttpServer
• Request
• Response

애플리케이션의 시작점은 HttpServer 클래스에 있다. main 메서드는 HttpServer 인스턴스를 생성하고 await 메서드를 호출한다. await 메서드는 지정한 포트에서의 HTTP 요청을 기다리고, 처리하고, 클라이언트에게 응답을 보내는 메서드이다. await 메서드는 중지 명령을 받기 전까지 계속해서 대기상태를 유지한다.

우리가 만들 웹서버는 특정 디렉토리에 있는 정적인 자원을 전달하는 기능만 구현할 것이다. 헤더 정보는 전송하지 않는다. 또 수신된 HTTP 요청의 바이트 스트림을 콘솔에 출력한다.

HttpServer 클래스

package com.dukcode.chap01;  
  
import java.io.File;  
import java.io.IOException;  
import java.io.InputStream;  
import java.io.OutputStream;  
import java.net.InetAddress;  
import java.net.ServerSocket;  
import java.net.Socket;  
  
public class HttpServer {  
  
  public static final String WEB_ROOT =  
      System.getProperty("user.dir") + File.separator + "webroot";  
  
  private static final String SHUTDOWN_COMMAND = "/SHUTDOWN";  
  
  private boolean shutdown = false;  
  
  public static void main(String[] args) {  
    HttpServer server = new HttpServer();  
    server.await();  
  }  
  
  private 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 (!shutdown) {  
      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();  
  
        Response response = new Response(output);  
        response.setRequest(request);  
        response.sendStaticResource();  
  
        socket.close();  
  
        shutdown = request.getUri().equals(SHUTDOWN_COMMAND);  
  
      } catch (IOException e) {  
        e.printStackTrace();  
        continue;  
      }  
    }  
  }  
  
}

간단한 웹 서버의 코드이다. 핵심 메서드는 await 메서드이며 ServerSocket을 열어 요청을 받으면 Socket을 생성한다. Socket의 정보를 가지고 Request 클래스를 통해 내용을 파싱하고 파싱한 결과물을 Response 클래스로 받아서 요청한 정적자원을 전송한다.

또한 요청 URL 경로가 /SHUT_DOWN이면 서버를 종료하도록 설계되어 있다.

Request 클래스

package com.dukcode.chap01;  
  
import java.io.IOException;  
import java.io.InputStream;  
  
public class Request {  
  
  private InputStream input;  
  private String uri;  
  
  public Request(InputStream input) {  
    this.input = input;  
  }  
  
  public void parse() {  
    StringBuilder request = new StringBuilder(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;  
    int 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;  
  }  
}

parse 메서드에서는 넘겨 받은 InputStream에서 정보를 읽고 URI를 파싱한다. URI 파싱하는 부분을 살펴보면 상당히 간단하게 구성되어 있다.

HTTP 요청 메서드의 모양은 다음과 같다.

따라서 start line의 첫 공백 문자와 두번째 공백문자의 위치를 찾아 사이의 문자를 리턴한다.

Response 클래스

package com.dukcode.chap01;  
  
import java.io.File;  
import java.io.FileInputStream;  
import java.io.IOException;  
import java.io.OutputStream;  
  
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  
            Content-Type: text/html\r  
            Content-Length: 23\r
            \r  
            <h1>File Not Found</h1>""";  
        output.write(errorMessage.getBytes());  
      }  
    } catch (IOException e) {  
      e.printStackTrace();  
    } finally {  
      if (fis != null) {  
        fis.close();  
      }  
    }  
  }  
}

핵심 메서드는 sendStaticResource이다. Request에서 요청한 URI를 받아 HttpServer에서 정의해놓은 WEB_ROOT 경로에 파일이 존재하면 파일을 읽어와 OutputStream에 쓴다. 정적 리소스가 존재하지 않으면 하드 코딩되어있는 errorMessage를 전송한다.

동작 확인

먼저 index.html과 images 디렉토리를 Intellij 샘플 코드로부터 가져오자.

우리의 Response 클래스의 코드는 그림과 같은 HTTP Response Message규격을 따르지 않고 body만 보내고 있다. body만 보내는 것은 HTTP 0.9 Response의 규격이다. 따라서 우리가 실제로 정적 리소스를 요청할 때는 웹브라우저 대신 curl을 이용해 --http0.9옵션을 붙여야 한다. 요즘 웹 브라우저에서는 HTTP 0.9에 대한 지원이 종료되었기 때문이다.

curl http://localhost:8080/index.html --http0.9

위의 명령어를 입력하면 다음과 같이 index.html을 잘 가져오는 것을 확인할 수 있다.

하지만 존재하지 않는 정적 리소스에 대한 요청은 errorMessage가 HTTP 1.1 형식으로 보내므로 일반 웹브라우저로 요청 가능하다.

errorMessage에 적힌 내용이 전송되는 것을 확인할 수 있다.

이번 장에서 간단한 웹 서버의 동작 방식을 살펴보았다. 이제 이 클래스들을 기반으로 정적 리소스 외에 동적인 리소스를 처리할 수 있도록 코드를 발전시켜보자.