Java使用NioSocket手动实现HTTP服务器

程序员文章站 2024-02-24 22:33:40

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...

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：

Java使用NioSocket手动实现HTTP服务器