利用Socket动手实现简单HTTP协议

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利用Socket动手实现简单HTTP协议

一、实现

我们知道HTTP协议是在应用层解析内容的，所以我们只需要按照它的报文格式封装和解析数据即可。

关于具体的传输协议，使用的还是Socket，关于Socket，可以移步这篇文章：Java中的Socket你了解吗

这里我将带领大家使用NioServer实现一个简单的HTTP协议，注意，这里主要是出于了解HTTP协议是如何实现的，而不是真正实现一个HTTP协议。

因为HTTP协议是在接收到数据之后才会用到的，所以，我们只需要在Handler处理方法中实现就可以了。

我们首先来看一下效果。

当我们启动程序，然后在浏览器中输入http://localhost:8080/发起请求，这时控制台会打印如下信息：

GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
sec-ch-ua: "Not_A Brand";v="8", "Chromium";v="120", "Google Chrome";v="120"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

Method:	GET
url:	/
HTTP Version:	HTTP/1.1

GET /favicon.ico HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: "Not_A Brand";v="8", "Chromium";v="120", "Google Chrome";v="120"
sec-ch-ua-mobile: ?0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Accept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8
Sec-Fetch-Site: same-origin
Sec-Fetch-Mode: no-cors
Sec-Fetch-Dest: image
Referer: http://localhost:8080/
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

Method:	GET
url:	/favicon.ico
HTTP Version:	HTTP/1.1

浏览器显示结果如图所示：

这里只是一个简单的示例，目的是让大家了解HTTP协议中的实现方法，功能不够完善，而且也不能实现请求的处理。

对于了解HTTP协议实现的方法，个人觉得还是有必要看看的。

二、完整代码

思路：

整个过程非常简单，我们只需要按照报文的格式来读取和发送就可以了。

• 接收到数据后按\r\n分割成每一行，空行前面都是报文头；
• 空行下面如果有内容就是报文主体，注意，Get请求没有报文主体；

完整代码如下：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Iterator;

/**
 * @Author zal
 * @Date 2024/01/15  21:10
 * @Description: 基于NioServer实现简单HTTP协议
 * @Version: 1.0
 */
public class NioServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建ServerSocketChannel，并监听8080端口
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
        // 设置为非阻塞模式
        ssc.configureBlocking(false);
        // 为ssc注册选择器
        Selector selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // 创建处理器
        while (true) {
            // 等待请求，每次等待阻塞3s，超过3s后线程继续向下执行，如果传入0或者不传参数则一直阻塞
            if (selector.select(3000) == 0) {
                continue;
            }

            // 获取等待处理的SelectionKey
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (keyIterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                // 启动新县城处理SelectionKey
                new Thread(new HttpHandler(key)).run();
                // 处理完成后，从待处理的SelectionKey中移除当前使用的key
                keyIterator.remove();
            }
        }
    }

    /**
     * 静态内部类，用于处理连接和读取数据
     */
    private static class HttpHandler implements Runnable {
        private int bufferSize = 1024;
        private String localCharset = "UTF-8";
        private SelectionKey key;

        public HttpHandler(SelectionKey key) {
            this.key = key;
        }

        /**
         * 处理接受连接事件
         *
         * @throws IOException
         */
        public void handleAccept() throws IOException {
            // 通过服务器套接字通道接受客户端连接
            SocketChannel sc = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
            // 配置为非阻塞模式
            sc.configureBlocking(false);
            // 将客户端套接字通道注册到选择器，关注事件为可读，同时附带一个缓冲区
            sc.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(bufferSize));
        }

        /**
         * 处理读取数据事件
         *
         * @throws IOException
         */
        public void handleRead() throws IOException {
            // 获取Channel
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            // 获取附加到事件的缓冲区
            ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
            buffer.clear(); // 清空缓冲区，准备读取数据
            // 从客户端通道读取数据到缓冲区，如果返回-1表示客户端关闭连接
            if (sc.read(buffer) == -1) {
                // 关闭channel
                sc.close();
            } else {
                // 切换buffer为读模式
                buffer.flip();
                // 将buffer中的数据解码为字符串后保存到receivedString
                String receivedString = Charset.forName(localCharset).newDecoder().decode(buffer).toString();
                // 控制台打印请求报文头
                String[] requsetMessage = receivedString.split("\r\n");
                for (String s : requsetMessage) {
                    System.out.println(s);
                    // 遇到空行说明报文头已经打印完成
                    if (s.isEmpty()) {
                        break;
                    }
                }
                // 控制台打印首行信息
                String[] firstLine = requsetMessage[0].split(" ");
                System.out.println();
                System.out.println("Method:\t" + firstLine[0]);
                System.out.println("url:\t" + firstLine[1]);
                System.out.println("HTTP Version:\t" + firstLine[2]);
                System.out.println();

                // 返回客户端
                StringBuffer sendString = new StringBuffer();
                // 响应报文首行
                sendString.append("HTTP/1.1 200 OK\r\n");
                sendString.append("Content-Type:text/html;charset=" + localCharset + "\r\n");
                sendString.append("\r\n");

                sendString.append("<html><head><title>显示报文</title></head></body>");
                sendString.append("接收到的请求报文是：<br/>");
                for (String s : requsetMessage) {
                    sendString.append(s + "<br/>");
                }
                sendString.append("</body></html>");
                buffer = ByteBuffer.wrap(sendString.toString().getBytes(localCharset));
                sc.write(buffer);
                sc.close();
            }
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 接收到请求连接时
                if (key.isAcceptable()) {
                    handleAccept();
                }
                // 读数据
                if (key.isReadable()) {
                    handleRead();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}