Netty应用高级篇一

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本篇主要介绍Netty基于HTTP协议的开发应用

 

一，概念介绍

 

HTTP协议是建立在TCP传输协议之上的应用层的面向对象的协议。

主要特点如下：

1，支持Client/Server模式；

2，简单。客户端向服务端请求服务时，只需指定服务URL，携带必要的请求参数或者消息体；

3，灵活。HTTP允许传输任意类型的数据对象，传输的内容类型由HTTP消息头中的Content-Type加以标记；

4，无状态。指协议对于事务处理没有记忆能力。

 

HTTP URL的格式如下：

http://host[":"port][abs_path]

http表示要通过HTTP协议来定位网络资源；host表示合法的Internet主机域名或者IP地址；port指定一个端口号，为空则使用默认端口80；abs_path指定请求资源的URI。

 

HTTP请求消息HttpRequest：

HTTP请求由三部分组成请求行，消息头，请求正文。

请求行格式：Method Request-URI HTTP-Version CRLF

Method表示请求方法，Request-URI表示统一资源标识符，HTTP-Version表示请求的HTTP协议版本，CRLF表示回车和换行。

请求方法：

 

消息头：

 

 

HTTP响应消息HttpResponse

处理完HTTP客户端的请求之后，HTTP服务端返回响应消息给客户端，HTTP响应也是由三个部分组成，分别是：状态行，消息报头，响应正文。

状态行格式：HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF

Status-Code表示服务器返回的响应状态代码，Reason-Phrase表示服务器返回的错误信息。

状态代码由三个数字组成，有如下5中可能取值。

（1）1xx：指示信息。表示请求已接收，继续处理。

（2）2xx：成功。表示请求已被成功接收，理解，接受。

（3）3xx：重定向。要完成请求必须进行更进一步的操作。

（4）4xx：客户端错误。请求有语法错误或请求无法实现。

（5）5xx：服务端错误。服务器未能处理请求。

常用的响应报头：

Location：响应报头域用于重定向接收者到一个新的位置，Location响应报头域常用语更换域名的时候。

Server：响应报头域包含了服务器用来处理请求的软件信息，与User-Agent请求报头域是相对应的。

WWW-Authenticate：必须被包含在401未授权响应消息中，客户端收到401响应消息，并发送Authorization报头域请求服务器对其进行验证时，服务端响应报头就包含该报头域。

 

二，实例代码

 

由于Netty天生是异步事件驱动的框架，因此基于NIO TCP协议栈开发的HTTP协议栈也是异步非阻塞的。

Netty的HTTP协议栈无论在性能上还是可靠性上，都表现优异，非常适合在非Web容器的场景下应用。

实例场景如下：

文件服务器使用HTTP协议对外提供服务，当客户端通过浏览器访问文件服务器时，对访问路径进行检查，检查失败时返回HTTP 403错误，该页无法访问；如果校验通过，以链接的方式打开当前文件目录，每个目录或者文件都是个超链接，可以递归访问。

HTTP服务端开发：

 

package com.huawei.netty.http;

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator;
import io.netty.handler.codec.http.HttpRequestDecoder;
import io.netty.handler.codec.http.HttpResponseEncoder;
import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/11/4.
 */
public class HttpFileServer
{
    private static final String DEAFAULT_URL = "/src/main/java/com/huawei/netty";

    public void run(final int port,final String url) throws Exception
    {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try
        {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
            bootstrap.group(bossGroup,workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception
                        {
                            socketChannel.pipeline()
                                    .addLast("http-decoder",new HttpRequestDecoder())
                                    .addLast("http-aggregator",new HttpObjectAggregator(65536))
                                    .addLast("http-encoder",new HttpResponseEncoder())
                                    .addLast("http-chunked",new ChunkedWriteHandler())
                                    .addLast("fileServerHanlder",new HttpFileServerHandler(url));
                        }
                    });
            ChannelFuture future = bootstrap.bind("127.0.0.1",port).sync();
            System.out.println("HTTP文件目录服务器启动，网址是：http://127.0.0.1:"+port+url);
            future.channel().closeFuture().sync();
        }
        finally
        {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new HttpFileServer().run(8080,DEAFAULT_URL);
    }
}

 

向ChannelPipeline中添加了HTTP请求消息的解码器，随后又添加了HttpObjectAggregator解码器，它的作用是将多个消息转换为单一的FullHttpRequest或者FullHttpResponse，原因是HTTP解码器在每个HTTP消息中会生成多个消息对象。

ChunkedHandler的主要作用是支持异步发送大的码流，但不占用过多的内存，防止发生Java内存溢出错误。

 

package com.huawei.netty.http;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.handler.stream.ChunkedFile;
import io.netty.util.CharsetUtil;

import javax.activation.MimetypesFileTypeMap;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.regex.Pattern;

import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders.Names.CONNECTION;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders.Names.CONTENT_TYPE;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders.Names.LOCATION;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders.isKeepAlive;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpHeaders.setContentLength;
import static io.netty.handler.codec.http.HttpResponseStatus.*;

/**
 * Created by liuzhengqiu on 2017/11/4.
 */
public class HttpFileServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler
{
    private final String url;

    private static final Pattern INSECURE_URI = Pattern.compile(".*[<>&\"].*");

    private String sanitizeUri(String uri)
    {
        try
        {
            uri = URLDecoder.decode(uri,"UTF-8");
        }
        catch (UnsupportedEncodingException e)
        {
            throw new Error();
        }
        if (!uri.startsWith(url))
        {
            return null;
        }
        if (!uri.startsWith("/"))
        {
            return null;
        }
        uri = uri.replace('/', File.separatorChar);
        if (uri.contains(File.separator + '.')
                || uri.contains('.'+File.separator)||uri.startsWith(".")
                || uri.endsWith(".")
                || INSECURE_URI.matcher(uri).matches())
        {
            return null;
        }
        return System.getProperty("user.dir") + File.separator + uri;
    }

    public HttpFileServerHandler(String url)
    {
        this.url = url;
    }

    private static void sendError(ChannelHandlerContext ctx, HttpResponseStatus status)
    {
        FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,status,
                Unpooled.copiedBuffer("Failure:"+status.toString()+"\r\n", CharsetUtil.UTF_8));
        response.headers().set(CONTENT_TYPE,"text/plain;charset=UTF-8");
        ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, FullHttpRequest fullHttpRequest) throws Exception
    {
        if (!fullHttpRequest.getDecoderResult().isSuccess())
        {
            sendError(channelHandlerContext,BAD_REQUEST);
            return ;
        }
        if (fullHttpRequest.getMethod() != HttpMethod.GET)
        {
            sendError(channelHandlerContext,METHOD_NOT_ALLOWED);
            return ;
        }
        final String uri = fullHttpRequest.getUri();
        final String path = sanitizeUri(uri);
        if (path == null)
        {
            sendError(channelHandlerContext,FORBIDDEN);
            return ;
        }

        File file = new File(path);
        if (file.isHidden() || !file.exists())
        {
            sendError(channelHandlerContext,NOT_FOUND);
            return;
        }
        if (file.isDirectory())
        {
            if(uri.endsWith("/"))
            {
                sendListing(channelHandlerContext,file);
            }
            else
            {
                sendRedirect(channelHandlerContext,uri + '/');
            }
            return;
        }
        if (!file.isFile())
        {
            sendError(channelHandlerContext,FORBIDDEN);
            return;
        }

        RandomAccessFile randomAccessFile = null;
        try
        {
            randomAccessFile = new RandomAccessFile(file,"r");
        }catch (FileNotFoundException fnfe)
        {
            sendError(channelHandlerContext,NOT_FOUND);
            return;
        }
        long fileLength = randomAccessFile.length();
        HttpResponse response = new DefaultHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,OK);
        setContentLength(response,fileLength);
        setContentTypeHeader(response,file);
        if (isKeepAlive(fullHttpRequest))
        {
            response.headers().set(CONNECTION,HttpHeaders.Values.KEEP_ALIVE);
        }
        channelHandlerContext.write(response);
        ChannelFuture sendFileFuture;
        sendFileFuture = channelHandlerContext.write(new ChunkedFile(randomAccessFile,0,fileLength,8192),
                channelHandlerContext.newProgressivePromise());
        sendFileFuture.addListener(new ChannelProgressiveFutureListener() {
            @Override
            public void operationProgressed(ChannelProgressiveFuture channelProgressiveFuture, long progress, long total) throws Exception
            {
                if (total < 0)
                {
                    System.err.println("Transfer progress: "+progress);
                }
                else
                {
                    System.err.println("Transfer progress:"+progress+"/"+total);
                }
            }

            @Override
            public void operationComplete(ChannelProgressiveFuture channelProgressiveFuture) throws Exception
            {
                System.out.println("Transfer complete.");
            }
        });
        ChannelFuture lastContentFuture = channelHandlerContext.writeAndFlush(LastHttpContent.EMPTY_LAST_CONTENT);
        if (!isKeepAlive(fullHttpRequest))
        {
            lastContentFuture.addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
        }
    }

    private static void setContentTypeHeader(HttpResponse response,File file)
    {
        MimetypesFileTypeMap mimetypesFileTypeMap = new MimetypesFileTypeMap();
        response.headers().set(CONTENT_TYPE,mimetypesFileTypeMap.getContentType(file.getPath()));
    }

    private static final Pattern ALLOW_FILE_NAME = Pattern.compile("[A-Za-z0-9][-_A-Za-z0-9\\.]*");
    private static void sendListing(ChannelHandlerContext ctx,File dir)
    {
        FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,OK);
        response.headers().set(CONTENT_TYPE,"text/html;charset=UTF-8");
        StringBuilder buf = new StringBuilder();
        String dirPath = dir.getPath();
        buf.append("\r\n");
        buf.append("\r\n");
        buf.append("
");
        buf.append(dirPath).append(" 目录： ");
        buf.append("
\r\n");
        buf.append("
");
        buf.append("
链接:..
\r\n");
        for (File file : dir.listFiles())
        {
            if (file.isHidden() || !file.canRead())
            {
                continue;
            }
            String name = file.getName();
            if (!ALLOW_FILE_NAME.matcher(name).matches())
            {
                continue;
            }
            buf.append("
链接:");
            buf.append(name);
            buf.append("
\r\n");
        }
        buf.append("
\r\n");
        ByteBuf buffer = Unpooled.copiedBuffer(buf,CharsetUtil.UTF_8);
        response.content().writeBytes(buffer);
        buffer.release();
        ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }

    private static void sendRedirect(ChannelHandlerContext ctx,String newUri)
    {
        FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,FOUND);
        response.headers().set(LOCATION,newUri);
        ctx.writeAndFlush(response).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }
}

 

启动HTTP文件服务器，运行结果如下：

三，总结

 

主要介绍了Netty HTTP协议栈的入门级应用。目前最流行的是HTTP+XML开发或者Restful+JSON的形式。后续将进一步介绍

 

 

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