理解HTTP

理解 HTTP

什么是 HTTP？

超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol）。

HTTP 是做什么的？

规范了浏览器和服务器交互的数据格式。

HTTP 的特点？

1. 简单快捷: 客户向服务器请求服务时， 只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于 HTTP 协议简单，使得 HTTP 服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
2. 灵活：HTTP 允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。
3. 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
4. 无状态：HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。 1.1版本之后支持可持续性连接。

HTTP 交互流程

1. 客户端和服务器端建立连接
2. 客户端发送请求数据到服务器端(HTTP 协议)
3. 服务器端接收到请求后， 进行处理， 然后将处理结果响应客户端（HTTP协议）
4. 关闭客户端和服务器端的连接(HTTP1.1 后不会立即关闭)

HTTP 协议之请求格式

请求格式的结构： 请求头：请求方式、 请求的地址和 HTTP 协议版本 请求行： 消息报头， 一般用来说明客户端要使用的一些附加信息 空行：位于请求行和请求数据之间， 空行是必须的。 请求数据： 非必须。

HTTP协议的请求方式

• 根据 HTTP 标准， HTTP 请求可以使用多种请求方法。
• HTTP1.0 定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD 方法。
• HTTP1.1 新增了五种请求方法： OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和CONNECT 方法。

get 和 post 请求方式的区别:

• get 请求方式： 请求数据会以？ 的形式隔开拼接在请求头中， 不安全， 没有请求实 体部分。HTTP 协议虽然没有规定请求数据的大小， 但是浏览器对 URL 的长度是有限制的， 所以 get 请求不能携带大量的数据。
• post 请求方式： 请求数据在请求实体中进行发送， 在 URL 中看不到具体的请求数据，安全。 适合数据量大的数据发送。

HTTP响应

响应格式的帧结构

响应行(状态行)： HTTP 版本、 状态码、 状态消息 响应头： 消息报头， 客户端使用的附加信息 空行： 响应头和响应实体之间的， 必须的。 响应实体： 正文， 服务器返回给浏览器的信息

常见的状态码

• 200 OK //客户端请求成功 
• 400 Bad Request //客户端请求有语法错误， 不能被服务器所理 解 
• 401 Unauthorized //请求未经授权， 这个状态代码必须和 WWW-Authenticate 报头域一起使用 
• 403 Forbidden //服务器收到请求， 但是拒绝提供服务 404 Not Found //请求资源不存在， eg： 输入了错误的 URL
•  500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误 
• 503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求， 一段时间后可能恢复正常。

下面基于socket编写一个简单的HTTP server。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;

class SocketHandler implements Runnable {

    final static String CRLF = "\r\n";   // 1

    private Socket clientSocket;

    public SocketHandler(Socket clientSocket) {
        this.clientSocket = clientSocket;
    }

    public void handleSocket(Socket clientSocket) throws IOException {

        BufferedReader in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())
                );
        PrintWriter out = new PrintWriter(
                new BufferedWriter( new OutputStreamWriter(clientSocket.getOutputStream())),
                true
                );

        String requestHeader = "";
        String s;
        while ((s = in.readLine()) != null) {
            s += CRLF;  // 2 很重要，默认情况下in.readLine的结果中`\r\n`被去掉了
            requestHeader = requestHeader + s;
            if (s.equals(CRLF)){ // 3 此处HTTP请求头我们都得到了；如果从请求头中判断有请求正文，则还需要继续获取数据
                break;
            }
        }
        System.out.println("客户端请求头：");
        System.out.println(requestHeader);

        String responseBody = "客户端的请求头是：\n"+requestHeader;

        String responseHeader = "HTTP/1.0 200 OK\r\n" +
                "Content-Type: text/plain; charset=UTF-8\r\n" +
                "Content-Length: "+responseBody.getBytes().length+"\r\n" +
                "\r\n";
        // 4 问题来了：1、浏览器如何探测编码 2、浏览器受到content-length后会按照什么方式判断？汉字的个数？字节数？

        System.out.println("响应头：");
        System.out.println(responseHeader);

        out.write(responseHeader);
        out.write(responseBody);
        out.flush();

        out.close();
        in.close();
        clientSocket.close();

    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            handleSocket(clientSocket);
        } catch(Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

}

public class MyHTTPServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        int port = 8000;
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("启动服务，绑定端口： " + port);

        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(30);  // 5

        while (true) {  // 6
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("新的连接"
                    + clientSocket.getInetAddress() + ":" + clientSocket.getPort());
            try {
                fixedThreadPool.execute(new SocketHandler(clientSocket));
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e);
            }
        }
    }
}

这是一个实现 HTTP 1.0 的服务器，对于所有的 HTTP 请求，会把 HTTP 请求头响应回去。 这个程序说明了web服务器处理请求的基本流程，JSP、Servlet、Spring MVC 等只是在 这个基础上嫁了许多方法，以让我们更方面的编写 web 应用。web 服务器不仅可以基于多线程， 也可以基于多进程、Reactor模型等。

测试程序：
运行上面的程序。我们使用 curl 访问http://127.0.0.1（也可以使用浏览器）：

$ curl -i http://127.0.0.1:8000
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Length: 106

客户端的请求头是：
GET / HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.35.0
Host: 127.0.0.1:8000
Accept: */*

Java 程序输出：

启动服务，绑定端口： 8000
新的连接/127.0.0.1:36463
新的连接/127.0.0.1:36463客户端请求头：
GET / HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.35.0
Host: 127.0.0.1:8000
Accept: */*

响应头：
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Length: 106

程序解析：

// 1：定义了 HTTP 头的换行符。

// 2：in.readLine() 的结果默认不带换行符，这里把它加上。（这不是强制的，主要看你的程序逻辑需不需要， 这个程序的目标是把 HTTP 请求头响应回去）。

// 3：此时s是一个空行，根据 HTTP 协议，整个请求头都得到了。

// 4：Content-Length 的值是字节的数量。

// 5：线程池。

// 6：这个循环不停监听socket连接，使用 SocketHandler 处理连入的 socket，而这个处理是放在线程池中的。

HTTP 1.1：
HTTP 1.1 也是在这个思路的基础上实现的，即多个 HTTP 请求都在一个 TCP 连接中传输。对于 HTTP 1.1，如何区分出每个HTTP请求很重要， 比较简单的可以是用过Content-Length判断一条请求是否结束。如果一个 HTTP 请求数据较多，往往采用 Chunked 方式， 可以参考 Chunked transfer encoding。