Java使用NioSocket手动实现HTTP服务器

2019-11-26 12:19:50

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供稿：网友

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：