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用Java构建稳定的Ftp服务器
在www风行的今天，Ftp已经远不如以前使用得广泛，但是在许多大学等科研单位，Ftp仍然是最常用的文件交换方式。
构建一个Ftp服务器要比构建一个Ftp客户端来得简单，因为服务器不需要复杂的图形界面。相比传统的C/C++，使用Java的多线程和网络编程能令我们更轻易地开发出稳定可靠的Ftp服务器。
Ftp协议简介
File Transfer Protocol，文件传输协议，顾名思义，Ftp就是用于文件的传输，Ftp协议是基于TCP协议的，因此，在一个Ftp会话开始前，客户端和服务器必须首先建立一个TCP连接，这个TCP连接通常被称作控制连接，客户端通过此连接向服务器发送FTP命令，服务器处理命令后，将返回一个响应码。
每个命令必须有最少一个响应，如果是多个，要易于区别。FTP响应由三个数字构成，后面是一些文本。数字带有足够的信息，客户端程序不用知道后面的文本就知道发生了什么。文本信息与服务器相关，不同的用户，不同的服务器可能有不同的文本信息。文本和数字以空格间隔，文本后以换行符（\n）结束。如果文本多于一行，第一行内要有信息表示这是多行文本，最后一行也要标记为结束行。比如客户端发送获取当前目录的命令“PWD”，服务器的响应可能是：
200 /pub/incoming
响应码的三位数字都有明确的含义：
1xx 确定预备应答，这类响应用于说明命令被接受，但请求的操作正在被初始化，在进入下一个命令前等待另外的应答。
2xx 确定完成应答，要求的操作已经完成，可以执行新命令。
3xx 确定中间应答，命令已接受，但要求的操作被停止。
4xx 暂时拒绝完成应答，未接受命令，但错误是临时的，过一会儿可以再次发送消息，比如服务器忙。
5yz 永远拒绝完成应答，此类响应码一般表示错误，如拒绝登陆。
第二位数字代表的意义：
x0x 格式错误；
x1x 此类应答是为了请求信息的；
x2x 此类应答是关于控制和数据连接的；
x3x 关于认证和帐户登录过程；
x4x 未使用；
x5x 此类应答是关于文件系统的；
常见的相应有：
200 命令执行成功；
202 命令未实现；
230 用户登录；
331 用户名正确，需要口令；
450 请求的文件操作未执行；
500 命令不可识别
502 命令未实现
一个Ftp会话过程中，始终有一个控制连接，如果客户端请求文件，则会有一个数据连接，但FTP协议规定：只要关闭了控制连接，数据连接（如果有）也必须关闭。
不同的FTP服务器对FTP命令的支持程度可能不同，但是TCP标准定义了所有FTP服务器都必须实现的命令，我们的目标就是构建一个实现这个最小命令集的FTP服务器。
我们用Java来开发一个简单的Ftp服务器。
为了简单起见，我们只设计两个类：一个FtpServer类用于监听，一个FtpConnection类代表一个用户连接，每个连接都使用一个线程。
FtpServer负责初始化ServerSocket并监听用户连接，它接受一个参数来初始化Ftp服务器的根目录：
package com.loubing.ftp;
import java.net.*;
public class FtpServer extends Thread {
public static final int ftpPort = 21;//定义ftp服务器端口为21
ServerSocket ftpServer = null;
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
if(args.length!=1) {
System.out.println("Usage:");
System.out.println("java FtpServer [root dir]");
System.out.println("nExample:");
System.out.println("java FtpServer C:\\ftp\\");
return;
}
FtpConnection.root =args[0];
System.out.println("[info]ftp server root: " + FtpConnection.root);
new FtpServer().start();
}
public void run() {
Socket socket = null ;
try {
ftpServer = new ServerSocket(ftpPort);
System.out.println("[info] listening port: " + ftpPort);
while(true){
socket = ftpServer.accept();
new FtpConnection(socket).start();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
package com.loubing.ftp;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class FtpConnection extends Thread {
static public String root = null;
private String currentDir = "/";//当前目录
private Socket socket;
private BufferedReader reader = null;//读取器
private BufferedWriter writer = null;//写入器
private String clientIP = null;
private Socket tempSocket = null;//tempSocket用来传输文件
private ServerSocket pasvSocket = null;//用于被动模式
private String host = null;
private int port = (-1);
public FtpConnection(Socket socket){
this.socket = socket;
this.clientIP = socket.getInetAddress().getHostAddress();
}
public void run() {
String command ;
try {
System.out.println(clientIP + " connected! ");
socket.setSoTimeout(60000);//ftp超时设定
reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
response("220-欢迎消息......");
response("220-欢迎消息......");
response("220 注意最后一行消息没有”-“");
while(true){
command = reader.readLine();
if (command == null) {
break;
}
System.out.println("command from " + clientIP + ":" + command);
parseCommand(command);
if(command.equals("QUIT"))break;//收到QUIT命令
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (reader!=null)reader.close();
} catch (Exception e){}
try {
if (writer!=null)writer.close();
} catch (Exception e){}
try {
if(this.pasvSocket!=null) pasvSocket.close();
} catch (Exception e) {}
try {
if(this.tempSocket!=null) tempSocket.close();
} catch (Exception e) {}
try {
if(this.socket!=null) socket.close();
} catch (Exception e) {}
}
}
//发送信息
private void response(String s) throws Exception {
writer.write(s);
writer.newLine();
writer.flush();
}
//生成一个字符串
private static String pad(int length) {
StringBuffer buf = new StringBuffer();
for(int i=0;i<length;i++) {
buf.append((char)' ');
}
return buf.toString();
}
//获取参数
private String getParam(String cmd ,String start) {
String s = cmd.substring(start.length(),cmd.length());
return s.trim();
}
// 获取路径
private String translatePath(String path) {
if(path==null) return root;
if(path.equals("")) return root;
path = path.replace('/', '\\');
return root + path;
}
// 获取文件长度，注意是一个字符串
private String getFileLength(long length) {
String s = Long.toString(length);
int spaces = 12 - s.length();
for(int i=0; i<spaces; i++)
s = " " + s;
return s;
}
private void parseCommand(String s) throws Exception {
if(s==null || s.equals(""))
return;
if(s.startsWith("USER ")) {
response("331 need password");
}
else if(s.startsWith("PASS ")) {
response("230 welcome to my ftp!");
}
else if(s.equals("QUIT")) {
response("221 欢迎再来！");
}
else if(s.equals("TYPE A")) {
response("200 TYPE set to A.");
}
else if(s.equals("TYPE I")) {
response("200 TYPE set to I.");
}
else if(s.equals("NOOP")) {
response("200 NOOP OK.");
}
else if(s.startsWith("CWD")) { // 设置当前目录，注意没有检查目录是否有效
this.currentDir = getParam(s, "CWD ");
response("250 CWD command successful.");
}
else if(s.equals("PWD")) { // 打印当前目录
response("257 \"" + this.currentDir + "\" is current directory.");
}
else if(s.startsWith("PORT ")) {
// 记录端口
String[] params = getParam(s, "PORT ").split(",");
if(params.length<=4 || params.length>=7)
response("500 command param error.");
else {
this.host = params[0] + "." + params[1] + "." + params[2] + "." + params[3];
String port1 = null;
String port2 = null;
if(params.length == 6) {
port1 = params[4];
port2 = params[5];
}
else {
port1 = "0";
port2 = params[4];
}
this.port = Integer.parseInt(port1) * 256 + Integer.parseInt(port2);
response("200 command successful.");
}
}
else if(s.equals("PASV")) { // 进入被动模式
if(pasvSocket!=null)
pasvSocket.close();
try {
pasvSocket = new ServerSocket(0);
int pPort = pasvSocket.getLocalPort();
String s_port;
if(pPort<=255)
s_port = "255";
else {
int p1 = pPort / 256;
int p2 = pPort - p1*256;
s_port = p1 + "," + p2;
}
pasvSocket.setSoTimeout(60000);
response("227 Entering Passive Mode ("
+ InetAddress.getLocalHost().getHostAddress().replace('.', ',')
+ "," + s_port + ")");
}
catch(Exception e) {
if(pasvSocket!=null) {
pasvSocket.close();
pasvSocket = null;
}
}
}
else if(s.startsWith("RETR")) { // 传文件
String file = currentDir + (currentDir.endsWith("/") ? "" : "/") + getParam(s, "RETR");
System.out.println("download file: " + file);
Socket dataSocket;
// 根据上一次的PASV或PORT命令决定使用哪个socket
if(pasvSocket!=null)
dataSocket = pasvSocket.accept();
else
dataSocket = new Socket(this.host, this.port);
OutputStream dos = null;
InputStream fis = null;
response("150 Opening ASCII mode data connection.");
try {
fis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(translatePath(file)));
dos = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(dataSocket.getOutputStream()));
// 开始正式发送数据:
byte[] buffer = new byte[20480]; // 发送缓冲 20k
int num = 0; // 发送一次读取的字节数
do {
num = fis.read(buffer);
if(num!=(-1)) {
// 发送：
dos.write(buffer, 0, num);
dos.flush();
}
} while(num!=(-1));
fis.close();
fis = null;
dos.close();
dos = null;
dataSocket.close();
dataSocket = null;
response("226 transfer complete."); // 响应一个成功标志
}
catch(Exception e) {
response("550 ERROR: File not found or access denied.");
}
finally {
try {
if(fis!=null) fis.close();
if(dos!=null) dos.close();
if(dataSocket!=null) dataSocket.close();
}
catch(Exception e) {}
}
}
else if(s.equals("LIST")) { // 列当前目录文件
Socket dataSocket;
// 根据上一次的PASV或PORT命令决定使用哪个socket
if(pasvSocket!=null)
dataSocket = pasvSocket.accept();
else
dataSocket = new Socket(this.host, this.port);
PrintWriter writer = new PrintWriter(new BufferedOutputStream(dataSocket.getOutputStream()));
response("150 Opening ASCII mode data connection.");
try {
responseList(writer, this.currentDir);
writer.close();
dataSocket.close();
response("226 transfer complete.");
}
catch(IOException e) {
writer.close();
dataSocket.close();
response(e.getMessage());
}
dataSocket = null;
}
else {
response("500 invalid command"); // 没有匹配的命令，输出错误信息
}
}
// 响应LIST命令
private void responseList(PrintWriter writer, String path) throws IOException {
File dir = new File(translatePath(path));
if(!dir.isDirectory())
throw new IOException("550 No such file or directory");
File[] files = dir.listFiles();
String dateStr;
for(int i=0; i<files.length; i++) {
dateStr = new SimpleDateFormat("MMM dd hh:mm").format(new Date(files[i].lastModified()));
if(files[i].isDirectory()) {
writer.println("drwxrwxrwx 1 ftp System 0 "
+ dateStr + " " + files[i].getName());
}
else {
writer.println("-rwxrwxrwx 1 ftp System "
+ getFileLength(files[i].length()) + " " + dateStr + " " + files[i].getName());
}
}
String file_header = "-rwxrwxrwx 1 ftp System 0 Aug 5 19:59 ";
String dir_header = "drwxrwxrwx 1 ftp System 0 Aug 15 19:59 ";
writer.println("total " + files.length);
writer.flush();
}
}
基本上我们的Ftp已经可以运行了，注意到我们在FtpConnection中处理USER和PASS命令，直接返回200 OK，如果需要验证用户名和口令，还需要添加相应的代码。
如何调试Ftp服务器？
有个最简单的方法，便是使用现成的Ftp客户端，推荐CuteFtp，因为它总是把客户端发送的命令和服务器响应打印出来，我们可以非常方便的看到服务器的输出结果。
另外一个小Bug，文件列表在CuteFtp中可以正常显示，在其他Ftp客户端不一定能正常显示，这说明输出响应的“兼容性”还不够好，有空了看看Ftp的RFC再改进！:）
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