徒手用Java来写个Web服务器和框架吧<第二章:Request和Response>

徒手用Java来写个Web服务器和框架吧<第一章:NIO篇>

接上一篇,说到接受了请求,接下来就是解析请求构建Request对象,以及创建Response对象返回。

多有纰漏还请指出。省略了很多生产用的服务器需要处理的过程,仅供参考。可能在不断的完善中修改文章内容。

先上图

 // 2015年09月30日 更新请求的解析部分

项目地址: https://github.com/csdbianhua/Telemarketer

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首先看看如何解析请求

解析请求 构建Request对象

这部分对应代码在这里,可以对照查看

一个HTTP的GET请求大概如下所示。

GET / HTTP/1.1

Host: 123.45.67.89

Connection: keep-alive

Cache-Control: max-age=0

...

一个HTTP的POST请求大概如下

POST /post HTTP/1.1

Host: 123.45.67.89

Connection: keep-alive

Cache-Control: max-age=0

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

Content-Length: 14

...

\r\n

one=23&two=123

请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本。 接下来就是一系列的头域,我们先不管每个的作用,先把他们提取出来保存到Request对象里再说。 每行结尾都有一个\r\n,并且除了作为结尾的\r\n外，不允许出现单独的\r或\n字符。 而post方法有个消息体,与HTTP头之间由一个\r\n隔开。

首部和消息体肯定是要分开解析的。那么我们的Request对象包含一个RequestHeader 和 RequestBody

 private final RequestHeader header;
 private final RequestBody body;

Header中我们有这几项

     private String URI;
     private String method;
     private Map<String, String> head;
     private Map<String, String> queryMap;

Body中我们有这几项

     private Map<String, String> formMap;
     private Map<String, MIMEData> mimeMap;

formMap是x-www-form-urlencoded数据(exp. user=123&key=4563),mimeMap是form-data格式上传的数据,包括文件一类的。MIMEData就是保存着类型,文件名,数据。

好,现在可以开始进行下一步处理了。

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第一步:读取数据

 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
 channel.read(buffer);
 buffer.flip();

创建一个缓冲区,然后读取数据。然后调整一下position的位置。不然顺着已写入的位置继续往下读是完全没有数据的。

flip()的作用不用多说了吧 看源代码就做了这么几件事 limit = position; position = 0; mark = -1;

第二步:斩首HTTP请求

因为我们并不知道请求有多长,读到多少为止,但是这一次读取几乎肯定是读完了头部的。

所以我们得先把头部解析出来,然后再根据Content-Length的值或者没有Content-Length来确定还要继续读多少。

先把已读到的数据拿到再说

     int remaining = buffer.remaining();
     byte[] bytes = new byte[remaining];
     buffer.get(bytes);

然后找到 两个\r\n同时出现的地方,那就是我们要找的头部的尾端。

         int position = BytesUtil.indexOf(bytes, "\r\n\r\n");
         if (position == -1) {
             throw new IllegalRequestException("请求不合法");
         }
         byte[] head = Arrays.copyOf(bytes, position);
         RequestHeader requestHeader = new RequestHeader();
         requestHeader.parseHeader(head); //IOException    

这样头部就分出来了。

第三步:读取完Body

         int contentLength = requestHeader.getContentLength();
         buffer.position(position + 4);
         ByteBuffer bodyBuffer = ByteBuffer.allocate(contentLength);
         bodyBuffer.put(buffer);
         while (bodyBuffer.hasRemaining()) {
             channel.read(bodyBuffer); //IOException
         }
         byte[] body = bodyBuffer.array();
         RequestBody requestBody = new RequestBody();
         if (body.length != 0) {
             requestBody.parseBody(body, requestHeader);
         }    

接下来是详细的header和body的解析

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Header解析

这部分代码在这里,可对照查看

头基本就是UTF-8编码了,直接br读就行。

BufferedReader reader = new BufferedReader(new StringReader(new String(head,"UTF-8")));

读第一行 用空格分开,第一个就是请求方法,第二个就是uri。 注意要使用  URLDecoder.decode(lineOne[1], "utf-8");  进行解码uri,因为会可能会包括%20等转义字符。

接下来读取每一行  String[] keyValue = line.split(":");  再去掉空格添加到headMap里  headMap.put(keyValue[0].trim(), keyValue[1].trim());  头就读完了。

然后是Get的Query String。

1             Map<String, String> queryMap = Collections.emptyMap();
2             int index = path.indexOf('?');
3             if (index != -1) {
4                 queryMap = new HashMap<>();
5                 Request.parseParameters(path.substring(index + 1), queryMap);
6                 path = path.substring(0, index);
7             }    

 static void parseParameters(String s, Map<String, String> requestParameters) {
     String[] paras = s.split("&");
     for (String para : paras) {
         String[] split = para.split("=");
         requestParameters.put(split[0], split[1]);
     }
 }

Body解析

这部分代码在这里,可对照查看

先判断Content-Type再进行对应的解析。

        if (contentType.contains("application/x-www-form-urlencoded")) {
             try {
                 String bodyMsg = new String(body, "utf-8");
                 parseParameters(bodyMsg, formMap);
             } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                 logger.log(Level.SEVERE, "基本不可能出现的错误 编码方法不支持");
                 throw new RuntimeException(e);
             }
         } else if (contentType.contains("multipart/form-data")) {
             int boundaryValueIndex = contentType.indexOf("boundary=");
             String bouStr = contentType.substring(boundaryValueIndex + 9); // 9是 `boundary=` 长度
             mimeMap = parseFormData(body, bouStr);
         }

x-www-form-urlencoded 的内容是这样的

one=23&two=123

multipart/form-data 的内容是这样的

------WebKitFormBoundaryIwVsTjLkjugAgonI
Content-Disposition: form-data; name="photo"; filename="15-5.jpeg"
Content-Type: image/jpeg
\r\n
.....
------WebKitFormBoundaryIwVsTjLkjugAgonI
Content-Disposition: form-data; name="desc"
some words
------WebKitFormBoundaryIwVsTjLkjugAgonI

这个解析复杂一些,不过都是一些简单的操作。具体看源码。

这样Request就出来了。

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创造响应 构建Response对象

这部分对应代码在这里,可以对照查看

先看一个简化的Http响应

HTTP/1.1 200 OK

Date: Sun, 20 Sep 2015 05:04:55 GMT

Server: Apache

Content-Type: text/html; charset=utf-8

Content-Length: 100

\r\n

...

Response头

先不考虑其他设置Cookie等头域,浏览器主要想知道HTTP协议版本、返回码、内容种类和内容长度。 那我们就考虑这几项先。

1. 首先协议版本固定为 HTTP/1.1
2. 响应码我们写个枚举类Status定
3. Date 要是rfc822格式
4. Content-Type 和 Content-Length 根据内容定

Response的成员变量只需

private Status status;
private Map<String, String> heads;
private byte[] content;

先来看看Date

Date域

使用一个SimpleDateFormat格式化时间成rfc822,注意要将Locale设置成English。

SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("EEE, d MMM yyyy HH:mm:ss zzz", Locale.ENGLISH);

但是这样时区不对,那我们再设置一下时区 static { simpleDateFormat.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("GMT")); }

Content-Type域

如果是文本类型需要用户指定,比如Json。 使用 URLConnection.getFileNameMap().getContentTypeFor(path) 即可获得文件路径对应的MIME类型。同时如果是文本类型,需要写出charset。

if (contentType.startsWith("text")) {
    contentType += "; charset=" + charset;
}

Content-Length域

设置成content.length就好了。

Response体

如果内容是文件 Files.readAllBytes(FileSystems.getDefault().getPath(path)); 就可以读取所有的字节。 如果内容是文本,直接编码成UTF-8就好了。当然一般来说是Json文本,那么Content-Type需要设置为application/json; charset=utf-8 。这个可以用户指定。

返回ByteBuffer

由于最后写入SocketChannel需要ByteBuffer,那么我们需要将响应变成ByteBuffer。按格式写好转换成ByteBuffer就行。

 private ByteBuffer finalData = null;
 public ByteBuffer getByteBuffer() {
     if (finalData == null) {
         heads.put("Content-Length", String.valueOf(content.length));
         StringBuilder sb = new StringBuilder();
         sb.append(HTTP_VERSION).append(" ").append(status.getCode()).append(" ").append(status.getMessage()).append("\r\n");
         for (Map.Entry<String, String> entry : heads.entrySet()) {
             sb.append(entry.getKey()).append(": ").append(entry.getValue()).append("\r\n");
         }
         sb.append("\r\n");
         byte[] head = sb.toString().getBytes(CHARSET);
         finalData = ByteBuffer.allocate(head.length + content.length + 2);
         finalData.put(head);
         finalData.put(content);
         finalData.put((byte) '\r');
         finalData.put((byte) '\n');
         finalData.flip(); // 记得这里需要flip
     }
     return finalData;
 }

这里使用了一个finalData保存最后的结果,一旦调用就不可修改了,同时防止重复读取时发送同一个内容。不然的话每读一次 hasRemaining 都为true。