java socket http服务器_使用Java Socket手撸一个http服务器

作为一个java后端,提供http服务可以说是基本技能之一了,但是你真的了解http协议么?你知道知道如何手撸一个http服务器么?tomcat的底层是怎么支持http服务的呢?大名鼎鼎的Servlet又是什么东西呢,该怎么使用呢?

在初学java时,socket编程是逃不掉的一章;虽然在实际业务项目中,使用这个的可能性基本为0,本篇博文将主要介绍如何使用socket来实现一个简单的http服务器功能,提供常见的get/post请求支持,并再此过程中了解下http协议

I. Http服务器从0到1

既然我们的目标是借助socket来搭建http服务器,那么我们首先需要确认两点,一是如何使用socket;另一个则是http协议如何,怎么解析数据;下面分别进行说明

1. socket编程基础

我们这里主要是利用ServerSocket来绑定端口,提供tcp服务,基本使用姿势也比较简单,一般套路如下

创建ServerSocket对象,绑定监听端口

通过accept()方法监听客户端请求

连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息

通过输出流向客户端发送乡音信息

关闭相关资源

对应的伪代码如下:

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port, ip)

serverSocket.accept();

// 接收请求数据

socket.getInputStream();

// 返回数据给请求方

out = socket.getOutputStream()

out.print(xxx)

out.flush();;

// 关闭连接

socket.close()

2. http协议

我们上面的ServerSocket走的是TCP协议,HTTP协议本身是在TCP协议之上的一层,对于我们创建http服务器而言,最需要关注的无非两点

请求的数据怎么按照http的协议解析出来

如何按照http协议,返回数据

所以我们需要知道数据格式的规范了

请求消息

java socket http服务器_使用Java Socket手撸一个http服务器_第1张图片

响应消息

java socket http服务器_使用Java Socket手撸一个http服务器_第2张图片

上面两张图,先有个直观映象,接下来开始抓重点

不管是请求消息还是相应消息,都可以划分为三部分,这就为我们后面的处理简化了很多

第一行:状态行

第二行到第一个空行:header(请求头/相应头)

剩下所有:正文

3. http服务器设计

接下来开始进入正题,基于socket创建一个http服务器,使用socket基本没啥太大的问题,我们需要额外关注以下几点

对请求数据进行解析

封装返回结果

a. 请求数据解析

我们从socket中拿到所有的数据,然后解析为对应的http请求,我们先定义个Request对象,内部保存一些基本的HTTP信息,接下来重点就是将socket中的所有数据都捞出来,封装为request对象

@Data

public static class Request {

/**

* 请求方法 GET/POST/PUT/DELETE/OPTION...

*/

private String method;

/**

* 请求的uri

*/

private String uri;

/**

* http版本

*/

private String version;

/**

* 请求头

*/

private Map headers;

/**

* 请求参数相关

*/

private String message;

}

根据前面的http协议介绍,解析过程如下,我们先看请求行的解析过程

请求行,包含三个基本要素:请求方法 + URI + http版本,用空格进行分割,所以解析代码如下

/**

* 根据标准的http协议,解析请求行

*

* @param reader

* @param request

*/

private static void decodeRequestLine(BufferedReader reader, Request request) throws IOException {

String[] strs = StringUtils.split(reader.readLine(), " ");

assert strs.length == 3;

request.setMethod(strs[0]);

request.setUri(strs[1]);

request.setVersion(strs[2]);

}

请求头的解析,从第二行,到第一个空白行之间的所有数据,都是请求头;请求头的格式也比较清晰, 形如 key:value, 具体实现如下

/**

* 根据标准http协议,解析请求头

*

* @param reader

* @param request

* @throws IOException

*/

private static void decodeRequestHeader(BufferedReader reader, Request request) throws IOException {

Map headers = new HashMap<>(16);

String line = reader.readLine();

String[] kv;

while (!"".equals(line)) {

kv = StringUtils.split(line, ":");

assert kv.length == 2;

headers.put(kv[0].trim(), kv[1].trim());

line = reader.readLine();

}

request.setHeaders(headers);

}

最后就是正文的解析了,这一块需要注意一点,正文可能为空,也可能有数据;有数据时,我们要如何把所有的数据都取出来呢?

先看具体实现如下

/**

* 根据标注http协议,解析正文

*

* @param reader

* @param request

* @throws IOException

*/

private static void decodeRequestMessage(BufferedReader reader, Request request) throws IOException {

int contentLen = Integer.parseInt(request.getHeaders().getOrDefault("Content-Length", "0"));

if (contentLen == 0) {

// 表示没有message,直接返回

// 如get/options请求就没有message

return;

}

char[] message = new char[contentLen];

reader.read(message);

request.setMessage(new String(message));

}

注意下上面我的使用姿势,首先是根据请求头中的Content-Type的值,来获得正文的数据大小,因此我们获取的方式是创建一个这么大的char[]来读取流中所有数据,如果我们的数组比实际的小,则读不完;如果大,则数组中会有一些空的数据;

最后将上面的几个解析封装一下,完成request解析

/**

* http的请求可以分为三部分

*

* 第一行为请求行: 即 方法 + URI + 版本

* 第二部分到一个空行为止,表示请求头

* 空行

* 第三部分为接下来所有的,表示发送的内容,message-body;其长度由请求头中的 Content-Length 决定

*

* 几个实例如下

*

* @param reqStream

* @return

*/

public static Request parse2request(InputStream reqStream) throws IOException {

BufferedReader httpReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(reqStream, "UTF-8"));

Request httpRequest = new Request();

decodeRequestLine(httpReader, httpRequest);

decodeRequestHeader(httpReader, httpRequest);

decodeRequestMessage(httpReader, httpRequest);

return httpRequest;

}

b. 请求任务HttpTask

每个请求,单独分配一个任务来干这个事情,就是为了支持并发,对于ServerSocket而言,接收到了一个请求,那就创建一个HttpTask任务来实现http通信

那么这个httptask干啥呢?

从请求中捞数据

响应请求

封装结果并返回

public class HttpTask implements Runnable {

private Socket socket;

public HttpTask(Socket socket) {

this.socket = socket;

}

@Override

public void run() {

if (socket == null) {

throw new IllegalArgumentException("socket can't be null.");

}

try {

OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

PrintWriter out = new PrintWriter(outputStream);

HttpMessageParser.Request httpRequest = HttpMessageParser.parse2request(socket.getInputStream());

try {

// 根据请求结果进行响应,省略返回

String result = ...;

String httpRes = HttpMessageParser.buildResponse(httpRequest, result);

out.print(httpRes);

} catch (Exception e) {

String httpRes = HttpMessageParser.buildResponse(httpRequest, e.toString());

out.print(httpRes);

}

out.flush();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

try {

socket.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

对于请求结果的封装,给一个简单的进行演示

@Data

public static class Response {

private String version;

private int code;

private String status;

private Map headers;

private String message;

}

public static String buildResponse(Request request, String response) {

Response httpResponse = new Response();

httpResponse.setCode(200);

httpResponse.setStatus("ok");

httpResponse.setVersion(request.getVersion());

Map headers = new HashMap<>();

headers.put("Content-Type", "application/json");

headers.put("Content-Length", String.valueOf(response.getBytes().length));

httpResponse.setHeaders(headers);

httpResponse.setMessage(response);

StringBuilder builder = new StringBuilder();

buildResponseLine(httpResponse, builder);

buildResponseHeaders(httpResponse, builder);

buildResponseMessage(httpResponse, builder);

return builder.toString();

}

private static void buildResponseLine(Response response, StringBuilder stringBuilder) {

stringBuilder.append(response.getVersion()).append(" ").append(response.getCode()).append(" ")

.append(response.getStatus()).append("\n");

}

private static void buildResponseHeaders(Response response, StringBuilder stringBuilder) {

for (Map.Entry entry : response.getHeaders().entrySet()) {

stringBuilder.append(entry.getKey()).append(":").append(entry.getValue()).append("\n");

}

stringBuilder.append("\n");

}

private static void buildResponseMessage(Response response, StringBuilder stringBuilder) {

stringBuilder.append(response.getMessage());

}

c. http服务搭建

前面的基本上把该干的事情都干了,剩下的就简单了,创建ServerSocket,绑定端口接收请求,我们在线程池中跑这个http服务

public class BasicHttpServer {

private static ExecutorService bootstrapExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

private static ExecutorService taskExecutor;

private static int PORT = 8999;

static void startHttpServer() {

int nThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

taskExecutor =

new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(100),

new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

while (true) {

try {

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);

bootstrapExecutor.submit(new ServerThread(serverSocket));

break;

} catch (Exception e) {

try {

//重试

TimeUnit.SECONDS.sleep(10);

} catch (InterruptedException ie) {

Thread.currentThread().interrupt();

}

}

}

bootstrapExecutor.shutdown();

}

private static class ServerThread implements Runnable {

private ServerSocket serverSocket;

public ServerThread(ServerSocket s) throws IOException {

this.serverSocket = s;

}

@Override

public void run() {

while (true) {

try {

Socket socket = this.serverSocket.accept();

HttpTask eventTask = new HttpTask(socket);

taskExecutor.submit(eventTask);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

try {

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

} catch (InterruptedException ie) {

Thread.currentThread().interrupt();

}

}

}

}

}

}

到这里,一个基于socket实现的http服务器基本上就搭建完了,接下来就可以进行测试了

4. 测试

做这个服务器,主要是基于项目 quick-fix 产生的,这个项目主要是为了解决应用内部服务访问与数据订正,我们在这个项目的基础上进行测试

一个完成的post请求如下

接下来我们看下打印出返回头的情况

java socket http服务器_使用Java Socket手撸一个http服务器_第3张图片

II. 其他

0. 项目源码

相关代码:

com.git.hui.fix.core.endpoint.BasicHttpServer

com.git.hui.fix.core.endpoint.HttpMessageParser

com.git.hui.fix.core.endpoint.HttpTask

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