HTTP协议应该是目前使用最多的应用层协议了,用浏览器打开一个网站就是使用HTTP协议进行数据传输。
HTTP协议也是基于TCP协议,所以也有服务器和客户端。HTTP客户端一般是浏览器,当然还有可能是其他东西。HTTP服务器,也就是Web服务器,目前已经有很多成熟的产品,例如Apache HTTP Server、Tomcat、Nginx、IIS等。
本文的内容不是讲解如何使用以上的HTTP服务器,而是要分别用MINA、Netty、Twisted实现一个简单的HTTP服务器。
首先,要简单了解一下HTTP协议。
HTTP协议是请求/响应式的协议,客户端需要发送一个请求,服务器才会返回响应内容。例如在浏览器上输入一个网址按下Enter,或者提交一个Form表单,浏览器就会发送一个请求到服务器,而打开的网页的内容,就是服务器返回的响应。
下面了解一下HTTP请求和响应包含的内容。
HTTP请求有很多种method,最常用的就是GET和POST,每种method的请求之间会有细微的区别。下面分别分析一下GET和POST请求。
GET请求:
下面是浏览器对http://localhost:8081/test?name=XXG&age=23的GET请求时发送给服务器的数据:
可以看出请求包含request line和header两部分。其中request line中包含method(例如GET、POST)、request uri和protocol version三部分,三个部分之间以空格分开。request line和每个header各占一行,以换行符CRLF(即 )分割。
POST请求:
下面是浏览器对http://localhost:8081/test的POST请求时发送给服务器的数据,同样带上参数name=XXG&age=23:
可以看出,上面的请求包含三个部分:request line、header、message,比之前的GET请求多了一个message body,其中header和message body之间用一个空行分割。POST请求的参数不在URL中,而是在message body中,header中多了一项Content-Length用于表示message body的字节数,这样服务器才能知道请求是否发送结束。这也就是GET请求和POST请求的主要区别。
HTTP响应和HTTP请求非常相似,HTTP响应包含三个部分:status line、header、massage body。其中status line包含protocol version、状态码(status code)、reason phrase三部分。状态码用于描述HTTP响应的状态,例如200表示成功,404表示资源未找到,500表示服务器出错。
HTTP响应:
在上面的HTTP响应中,Header中的Content-Length同样用于表示message body的字节数。Content-Type表示message body的类型,通常浏览网页其类型是HTML,当然还会有其他类型,比如图片、视频等。
学习了HTTP协议后,那么就可以分别通过MINA、Netty、Twisted实现针对请求的解码器和针对响应的编码器来实现一个HTTP服务器。实际上HTTP协议的细节还有很多,自己实现起来没那么容易。不过,MINA、Netty、Twisted都已经提供了针对HTTP协议的编码解码器和一些实用的API。
下面分别用MINA、Netty、Twisted来实现一个HTTP服务器,用浏览器访问:
http://localhost:8080/?name=叉叉哥
就可以打开一个页面,将参数显示在页面上:
MINA:
MINA中有一个mina-http-2.0.7.jar包,专门用于处理HTTP协议。在下面的代码中,需要将这个jar包引入到项目中。
HTTP协议的请求解码器和响应编码器即HttpServerCodec,它会将HTTP客户端请求转成HttpRequest对象,将HttpResponse对象编码成HTTP响应发送给客户端。需要注意的是,HttpRequest和HttpResponse的实现类对象都没有包含message body部分,所以下面代码中body还通过原始的IoBuffer类型来构造。
public class HttpServer { public static void main(String[] args) throws IOException { IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor(); acceptor.getFilterChain().addLast("codec", new HttpServerCodec()); acceptor.setHandler(new HttpServerHandle()); acceptor.bind(new InetSocketAddress(8080)); } } class HttpServerHandle extends IoHandlerAdapter { @Override public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); } @Override public void messageReceived(IoSession session, Object message) throws Exception { if (message instanceof HttpRequest) { // 请求,解码器将请求转换成HttpRequest对象 HttpRequest request = (HttpRequest) message; // 获取请求参数 String name = request.getParameter("name"); name = URLDecoder.decode(name, "UTF-8"); // 响应HTML String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>"; byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8"); int contentLength = responseBytes.length; // 构造HttpResponse对象,HttpResponse只包含响应的status line和header部分 Map<String, String> headers = new HashMap<String, String>(); headers.put("Content-Type", "text/html; charset=utf-8"); headers.put("Content-Length", Integer.toString(contentLength)); HttpResponse response = new DefaultHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpStatus.SUCCESS_OK, headers); // 响应BODY IoBuffer responseIoBuffer = IoBuffer.allocate(contentLength); responseIoBuffer.put(responseBytes); responseIoBuffer.flip(); session.write(response); // 响应的status line和header部分 session.write(responseIoBuffer); // 响应body部分 } } }
Netty:
Netty和MINA非常类似。唯一有区别的地方就是FullHttpResponse包含响应的message body。
public class HttpServer { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); try { ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); b.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); pipeline.addLast(new HttpServerCodec()); pipeline.addLast(new HttpServerHandler()); } }); ChannelFuture f = b.bind(8080).sync(); f.channel().closeFuture().sync(); } finally { workerGroup.shutdownGracefully(); bossGroup.shutdownGracefully(); } } } class HttpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws UnsupportedEncodingException { if (msg instanceof HttpRequest) { // 请求,解码器将请求转换成HttpRequest对象 HttpRequest request = (HttpRequest) msg; // 获取请求参数 QueryStringDecoder queryStringDecoder = new QueryStringDecoder(request.getUri()); String name = queryStringDecoder.parameters().get("name").get(0); // 响应HTML String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>"; byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8"); int contentLength = responseBytes.length; // 构造FullHttpResponse对象,FullHttpResponse包含message body FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, Unpooled.wrappedBuffer(responseBytes)); response.headers().set("Content-Type", "text/html; charset=utf-8"); response.headers().set("Content-Length", Integer.toString(contentLength)); ctx.writeAndFlush(response); } } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } }
Twisted:
Twisted的HTTP相比MINA、Netty来说功能最完善。Twisted不但包含HTTP协议的编码器和解码器以及相关API,还提供了一整套Web应用解决方案。想完整学习的话可以参考官方文档。
# -*- coding:utf-8 –*- from twisted.web import server, resource from twisted.internet import reactor class MainResource(resource.Resource): isLeaf = True # 用于处理GET类型请求 def render_GET(self, request): # name参数 name = request.args['name'][0] # 设置响应编码 request.responseHeaders.addRawHeader("Content-Type", "text/html; charset=utf-8") # 响应的内容直接返回 return "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>" site = server.Site(MainResource()) reactor.listenTCP(8080, site) reactor.run()
MINA、Netty、Twisted一起学系列
MINA、Netty、Twisted一起学(一):实现简单的TCP服务器
MINA、Netty、Twisted一起学(二):TCP消息边界问题及按行分割消息
MINA、Netty、Twisted一起学(三):TCP消息固定大小的前缀(Header)
MINA、Netty、Twisted一起学(四):定制自己的协议
MINA、Netty、Twisted一起学(五):整合protobuf
MINA、Netty、Twisted一起学(六):session
MINA、Netty、Twisted一起学(七):发布/订阅(Publish/Subscribe)
MINA、Netty、Twisted一起学(八):HTTP服务器
MINA、Netty、Twisted一起学(九):异步IO和回调函数
MINA、Netty、Twisted一起学(十一):SSL/TLS
MINA、Netty、Twisted一起学(十二):HTTPS