Java使用NioSocket手动实现HTTP服务器

时间：2021-05-20

NioSocket简单复习

重要概念

NioSocket里面的三个重要概念：Buffer、Channel、Selector

  • Buffer为要传输的数据
  • Channel为传输数据的通道
  • Selector为通道的分配调度者

    • 使用步骤

    使用NioSocket实现通信大概如以下步骤：

  • ServerSocketChannel可以通过configureBlocking方法来设置是否采用阻塞模式，设置为false后就可以调用register注册Selector，阻塞模式下不可以用Selector。
  • 注册后，Selector就可以通过select()来等待请求，通过参数设置等待时长，若传入参数0或者不传入参数，将会采用阻塞模式直到有请求出现。
  • 接收到请求后Selector调用selectedKeys方法，返回SelectedKey集合。
  • SelectedKey保存了处理当前请求的Channel和Selector，并提供了不同的操作类型。四种操作属性：SelectedKey.OP_ACCEPT、SelectedKey.OP_CONNECT、SelectedKey.OP_READ、SelectedKey.OP_WRITE。
  • 通过SelectedKey的isAcceptable、isConnectable、isReadable和isWritable来判断操作类型，并处理相应操作。
  • 在相应的Handler中提取SelectedKey中的Channel和Buffer信息并执行相应操作。

    • 实现HTTP

    创建HttpServer类作为程序的主要入口

    public class HttpServer { public static void main(String[] args) throws Exception{ ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress((8080))); serverSocketChannel.configureBlocking(false); Selector selector = Selector.open(); // It must be ACCEPT, or it will throw exception serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while(true){ if (selector.select(3000) == 0){ continue; } Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator(); while (keyIter.hasNext()){ SelectionKey key = keyIter.next(); new Thread(new HttpHandler(key)).run(); keyIter.remove(); } } }}

    以上代码的逻辑大致遵循着NioSocket的大概用法，其中serverSocketChannel使用register方法注册到selector仅是OP_ACCEPT，使用其他操作就会操作。但是并不是说不能进行其他操作，而是其他操作稍后实现。

    在serverSocketChannel.configureBlocking(false)后，非阻塞模式启动。Server接收到请求后就会将记录了请求信息的key交给HttpHandler做详细处理，处理完就把key从迭代器里面remove掉。可以看到出来，HttpServer对请求里面的信息一概不知，这样才能成为一个出色的管理层，它管理着HttpHandler来处理请求。

    既然选用了NioSocket这样的New IO，HttpHandler必然是多线程的实现（否则还有什么意义）。

    创建HttpHandler来处理请求

    对于来自HttpServer的不加工信息，HttpHandler必须要做全套，因此需要HttpHandler自己考虑好有没有中文乱码、Buffer大小是多少等等。HttpHandler大概框架如下即可：

    class HttpHandler implements Runnable{ private int bufferSize = 1024; private String localCharset = "UTF-8"; private SelectionKey key; public HttpHandler(SelectionKey key){ this.key = key; } public void handleAccept() throws IOException{} public void handleRead() throws IOException{} @Override public void run() { try { if(key.isAcceptable()){ handleAccept(); } if(key.isReadable()){ handleRead(); } }catch (IOException ex){ ex.printStackTrace(); } }}

    如上框架简单明了，重载run实现多线程，handleAccept和handleRead用于详细地处理相关操作，bufferSize规定Buffer大小，localCharset的设定提前防止中文乱码。

    需要注意的是HttpServer里面，我们只注册了OP_ACCEPT这个操作，那么在HttpHandler里面只有isAcceptable()判定为真，那么handleRead()怎么办呢？我们会在handleAccept()注册好的：

    public void handleAccept() throws IOException{ SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel)key.channel()).accept(); clientChannel.configureBlocking(false); clientChannel.register( key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(bufferSize) ); }

    在handleAccept里面，我们先取得key里面的请求信息，如对应客户端的SocketChannel （SocketChannel需要ServerSocketChannel接受了后才有），接着就可以为SocketChannel注册OP_READ操作了，带上指定大小的Buffer。注册后，key可是isReadable()了，接下来则是在handleRead中对key进行解剖处理：（代码有点长，但大多是控制台输出和对字符串的拼接操作，看官可放心食用。）

    public void handleRead() throws IOException{ SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel(); ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment(); buffer.clear(); if (sc.read(buffer) == -1){ sc.close(); }else { buffer.flip(); String receiveString = Charset.forName(localCharset).newDecoder().decode(buffer).toString(); String[] requestMessage = receiveString.split("\r\n"); for (String s: requestMessage){ System.out.println(s); if (s.isEmpty()){ break; } } String[] firstLine = requestMessage[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(); StringBuilder sendString = new StringBuilder(); 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>SHOW</title></head></body>"); sendString.append("Received:<br/>"); for (String s : requestMessage){ sendString.append(s + "<br/>"); } sendString.append("</body></html>"); buffer = ByteBuffer.wrap(sendString.toString().getBytes(localCharset)); sc.write(buffer); sc.close(); } }

    handleRead开头先获取到对应的SocketChannel和ByteBuffer，就这两个最为关键，SocketChannel负责与客户端的链接和传输数据，而ByteBuffer充当数据运输的载体。

    而后则是简单的判断连接状态，若是连接，将相关信息输出到控制台，并拼接出HTTP头的字符串发送至客户端。

    效果如图：



    以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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