Mina、Netty、Twisted一起学（八）：HTTP服务器

HTTP协议应该是目前使用最多的应用层协议了，用浏览器打开一个网站就是使用HTTP协议进行数据传输。

HTTP协议也是基于TCP协议，所以也有服务器和客户端。HTTP客户端一般是浏览器，当然还有可能是其他东西。HTTP服务器，也就是Web服务器，目前已经有很多成熟的产品，例如Apache HTTP Server、Tomcat、Nginx、IIS等。

本文的内容不是讲解如何使用以上的HTTP服务器，而是要分别用MINA、Netty、Twisted实现一个简单的HTTP服务器。

首先，要简单了解一下HTTP协议。

HTTP协议是请求/响应式的协议，客户端需要发送一个请求，服务器才会返回响应内容。例如在浏览器上输入一个网址按下Enter，或者提交一个Form表单，浏览器就会发送一个请求到服务器，而打开的网页的内容，就是服务器返回的响应。

下面了解一下HTTP请求和响应包含的内容。

HTTP请求有很多种method，最常用的就是GET和POST，每种method的请求之间会有细微的区别。下面分别分析一下GET和POST请求。

GET请求：

下面是浏览器对http://localhost:8081/test?name=XXG&age=23的GET请求时发送给服务器的数据：

可以看出请求包含request line和header两部分。其中request line中包含method（例如GET、POST）、request uri和protocol version三部分，三个部分之间以空格分开。request line和每个header各占一行，以换行符CRLF（即\r\n）分割。

POST请求：

下面是浏览器对http://localhost:8081/test的POST请求时发送给服务器的数据，同样带上参数name=XXG&age=23：

可以看出，上面的请求包含三个部分：request line、header、message，比之前的GET请求多了一个message body，其中header和message body之间用一个空行分割。POST请求的参数不在URL中，而是在message body中，header中多了一项Content-Length用于表示message body的字节数，这样服务器才能知道请求是否发送结束。这也就是GET请求和POST请求的主要区别。

HTTP响应和HTTP请求非常相似，HTTP响应包含三个部分：status line、header、massage body。其中status line包含protocol version、状态码（status code）、reason phrase三部分。状态码用于描述HTTP响应的状态，例如200表示成功，404表示资源未找到，500表示服务器出错。

HTTP响应：

在上面的HTTP响应中，Header中的Content-Length同样用于表示message body的字节数。Content-Type表示message body的类型，通常浏览网页其类型是HTML，当然还会有其他类型，比如图片、视频等。

学习了HTTP协议后，那么就可以分别通过MINA、Netty、Twisted实现针对请求的解码器和针对响应的编码器来实现一个HTTP服务器。实际上HTTP协议的细节还有很多，自己实现起来没那么容易。不过，MINA、Netty、Twisted都已经提供了针对HTTP协议的编码解码器和一些实用的API。

下面分别用MINA、Netty、Twisted来实现一个HTTP服务器，用浏览器访问：

http://localhost:8080/?name=叉叉哥

就可以打开一个页面，将参数显示在页面上：

MINA：

MINA中有一个mina-http-2.0.7.jar包，专门用于处理HTTP协议。在下面的代码中，需要将这个jar包引入到项目中。

HTTP协议的请求解码器和响应编码器即HttpServerCodec，它会将HTTP客户端请求转成HttpRequest对象，将HttpResponse对象编码成HTTP响应发送给客户端。需要注意的是，HttpRequest和HttpResponse的实现类对象都没有包含message body部分，所以下面代码中body还通过原始的IoBuffer类型来构造。

public class HttpServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
        acceptor.getFilterChain().addLast("codec", new HttpServerCodec());
        acceptor.setHandler(new HttpServerHandle());
        acceptor.bind(new InetSocketAddress(8080));
    }
}

class HttpServerHandle extends IoHandlerAdapter {
    
    @Override
    public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause)
            throws Exception {
        cause.printStackTrace();
    }

    @Override
    public void messageReceived(IoSession session, Object message)
            throws Exception {
        
        if (message instanceof HttpRequest) {
            
            // 请求，解码器将请求转换成HttpRequest对象
            HttpRequest request = (HttpRequest) message;
            
            // 获取请求参数
            String name = request.getParameter("name");
            name = URLDecoder.decode(name, "UTF-8");

            // 响应HTML
            String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>";
            byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8");
            int contentLength = responseBytes.length;
            
            // 构造HttpResponse对象，HttpResponse只包含响应的status line和header部分
            Map<String, String> headers = new HashMap<String, String>();
            headers.put("Content-Type", "text/html; charset=utf-8");
            headers.put("Content-Length", Integer.toString(contentLength));
            HttpResponse response = new DefaultHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpStatus.SUCCESS_OK, headers);
            
            // 响应BODY
            IoBuffer responseIoBuffer = IoBuffer.allocate(contentLength);
            responseIoBuffer.put(responseBytes);
            responseIoBuffer.flip();
            
            session.write(response); // 响应的status line和header部分
            session.write(responseIoBuffer); // 响应body部分
        }
    }
}

Netty：

Netty和MINA非常类似。唯一有区别的地方就是FullHttpResponse包含响应的message body。

public class HttpServer {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(new HttpServerCodec());
                            pipeline.addLast(new HttpServerHandler());
                        }
                    });
            ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

class HttpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws UnsupportedEncodingException {
        
        if (msg instanceof HttpRequest) {
            
            // 请求，解码器将请求转换成HttpRequest对象
            HttpRequest request = (HttpRequest) msg;
            
            // 获取请求参数
            QueryStringDecoder queryStringDecoder = new QueryStringDecoder(request.getUri());
            String name = queryStringDecoder.parameters().get("name").get(0);
                        
            // 响应HTML
            String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>";
            byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8");
            int contentLength = responseBytes.length;
            
            // 构造FullHttpResponse对象，FullHttpResponse包含message body
            FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, Unpooled.wrappedBuffer(responseBytes));
            response.headers().set("Content-Type", "text/html; charset=utf-8");
            response.headers().set("Content-Length", Integer.toString(contentLength));

            ctx.writeAndFlush(response);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

Twisted：

Twisted的HTTP相比MINA、Netty来说功能最完善。Twisted不但包含HTTP协议的编码器和解码器以及相关API，还提供了一整套Web应用解决方案。想完整学习的话可以参考官方文档。

# -*- coding:utf-8 –*-

from twisted.web import server, resource
from twisted.internet import reactor

class MainResource(resource.Resource):
    
    isLeaf = True
    
    # 用于处理GET类型请求
    def render_GET(self, request):
        
        # name参数
        name = request.args['name'][0]
        
        # 设置响应编码
        request.responseHeaders.addRawHeader("Content-Type", "text/html; charset=utf-8")
                
        # 响应的内容直接返回
        return "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>"


site = server.Site(MainResource())
reactor.listenTCP(8080, site)
reactor.run()