Qt HTTP源码分析(一)

最近在做一个PC端的数据采集并带有一定互动功能的小程序,需要与后台进行通信,从后台下载资源(视频、图片等)。在使用Qt的网络库实现http网络通信的时候出现了一点问题(问题描述:使用QNetworkAccessManager的 finished(QNetworkReply *reply)信号来处理已经发送的请求的结果时,如果多个请求同时发送,使用这种方式仅能收到其中一个请求的reply),因此去查阅了Qt有关网络部分的源码,问题的解决得益于分析源码的过程。
本次分析的是qtbase-opensource-src-5.8.0版本中网络部分的源码,对比之前Qt4版本的源码发生了比较大的改变,Qt5中http/https与其他的协议(ftp、spdy等)的实现分离,http2.0也是单独实现,http完全从backend的抽象工厂模式中剥离出来,新的http采用外观模式将http部分的实现隐藏,在源码内部仅暴露出QHttpThreadDelegate,通过QHttpThreadDelegate与QNetworkReplyHttpImpl之间跨线程的信号槽来实现通信以及数据交互。

Qt HTTP源码分析(一)_第1张图片
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从Qt的帮助文档中可以了解到http部分对用户开放的接口情况,QNetworkAccessManager、QNetworkRequest、QNetworkReply三个类包装在Qt上完成http通信所需要使用的接口。
QNetworkAccessManager -- 负责请求的创建以及状态管理
QNetworkRequest -- 负责包装http请求,包括设置协议头、解析协议头
QNetworkReply -- 负责接收对应请求的返回信息
关于API的使用就不再赘述,Qt的文档中有非常详细的说明与例子可以参考。下面对Qt内部的实现流程进行分析。

1.QNetworkAccessManager --

createRequest(QNetworkAccessManager::Operation op, const QNetworkRequest &req, QIODevice *outgoingData)

返回一个QNetworkReply 对象来处理网络请求,参数outgoingData是put/post需要上传的数据,传入QJson类型需要转为QByteArray,在put/post内部转为QBuffer(输出流对象)再传给createRequest,默认情况下会调用QNetworkCookieJar::cookiesForUrl()来保存请求的信息。

1)http/https 的创建方式

    // Since Qt 5 we use the new QNetworkReplyHttpImpl
    if (scheme == QLatin1String("http") || scheme == QLatin1String("preconnect-http")
        || scheme == QLatin1String("https") || scheme == QLatin1String("preconnect-https")) {

        QNetworkReplyHttpImpl *reply = new QNetworkReplyHttpImpl(this, request, op, outgoingData);
        connect(this, SIGNAL(networkSessionConnected()),
                reply, SLOT(_q_networkSessionConnected()));
        return reply;
    }

2)其他协议的创建方式

    // first step: create the reply
    QNetworkReplyImpl *reply = new QNetworkReplyImpl(this);
    if (!isLocalFile) {
        connect(this, SIGNAL(networkSessionConnected()),
                reply, SLOT(_q_networkSessionConnected()));
    }
    QNetworkReplyImplPrivate *priv = reply->d_func();
    priv->manager = this;

    // second step: fetch cached credentials
    // This is not done for the time being, we should use signal emissions to request
    // the credentials from cache.
    // third step: find a backend
    priv->backend = d->findBackend(op, request);

    if (priv->backend) {
        priv->backend->setParent(reply);
        priv->backend->reply = priv;
    }

    reply->setSslConfiguration(request.sslConfiguration());

    // fourth step: setup the reply
    priv->setup(op, request, outgoingData);

i)在当前版本的源码中已经找不到QNetworkAccessHttpBackend的工厂类实现了,在同步的http请求中依然能够看到相关的代码,关于Backend工厂的创建有一段比较有意思的包含了原子操作的代码(个人猜测用于实现享元模式,还有待仔细分析)。我们使用的http请求默认为异步请求,而且Qt没有开放synchronous的设置,即我们提交的所有http/https请求都是异步处理的(源码中关于同步请求部分的处理可以暂时忽略)。
ii)可以看出QNetworkReplyHttpImpl 是作为通信中转以及数据交互非常重要的类。

2.QNetworkReplyHttpImpl --

postRequest(const QNetworkRequest &newHttpRequest)
Qt HTTP源码分析(一)_第2张图片
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QHttpThreadDelegate *delegate = new QHttpThreadDelegate;
    // deleteLater 可以安全的删除delegate
    QObject::connect(thread, SIGNAL(finished()), delegate, SLOT(deleteLater()));
        //通信状态以及数据交互
        ...
        // 用于开始请求.
        QObject::connect(q, SIGNAL(startHttpRequest()), delegate, SLOT(startRequest()));
        QObject::connect(q, SIGNAL(abortHttpRequest()), delegate, SLOT(abortRequest()));

        // 控制连接的缓冲区
        QObject::connect(q, SIGNAL(readBufferSizeChanged(qint64)), delegate, SLOT(readBufferSizeChanged(qint64)));
        QObject::connect(q, SIGNAL(readBufferFreed(qint64)), delegate, SLOT(readBufferFreed(qint64)));

    // 移动 delegate 到 http thread
    delegate->moveToThread(thread);
    //转入子线程处理请求
    emit q->startHttpRequest();

3.QHttpThreadDelegate --

startRequest()
Qt HTTP源码分析(一)_第3张图片
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    //检查是否有本地数据
    if (!connections.hasLocalData()) {
        connections.setLocalData(new QNetworkAccessCache());
    }

    QUrl urlCopy = httpRequest.url();
    urlCopy.setPort(urlCopy.port(ssl ? 443 : 80));
    // 一个 http 对象实质上就是 QHttpNetworkConnection
    httpConnection = static_cast(connections.localData()->requestEntryNow(cacheKey));

        if (httpConnection == 0) {
        // no entry in cache; create an object
#ifdef QT_NO_BEARERMANAGEMENT
        httpConnection = new QNetworkAccessCachedHttpConnection(urlCopy.host(), urlCopy.port(), ssl,
                                                                connectionType);
#else
        httpConnection = new QNetworkAccessCachedHttpConnection(urlCopy.host(), urlCopy.port(), ssl,
                                                                connectionType,
                                                                networkSession);
    
    //向httpConnection 传递请求
    httpReply = httpConnection->sendRequest(httpRequest);
    httpReply->setParent(this);
      
     //关联reply中我们需要处理的信号并跳转
     ...

QHttpThreadDelegate 中聚合了 QHttpNetworkRequest、QHttpNetworkReply、QNetworkAccessCachedHttpConnection、QNetworkSession、QNetworkAccessAuthenticationManager等。

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