1.簡(jiǎn)介

本文是上一篇文章實(shí)踐篇，在上一篇文章中，我分析了選擇器 Selector 的原理。本篇文章，我們來說說 Selector 的應(yīng)用，如標(biāo)題所示，這里我基于 Java NIO 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的 HTTP 服務(wù)器。在接下來的章節(jié)中，我會(huì)詳細(xì)講解 HTTP 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的過程。另外，本文所對(duì)應(yīng)的代碼已經(jīng)上傳到 GitHub 上了，需要的自取，倉(cāng)庫(kù)地址為?toyhttpd。好了，廢話不多說，進(jìn)入正題吧。

?2. 實(shí)現(xiàn)

本節(jié)所介紹的 HTTP 服務(wù)器是一個(gè)很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，僅支持 HTTP 協(xié)議極少的特性。包括識(shí)別文件后綴，并返回相應(yīng)的 Content-Type。支持200、400、403、404、500等錯(cuò)誤碼等。由于支持的特性比較少，所以代碼邏輯也比較簡(jiǎn)單，這里羅列一下：

處理請(qǐng)求，解析請(qǐng)求頭

響應(yīng)請(qǐng)求，從請(qǐng)求頭中獲取資源路徑, 檢測(cè)請(qǐng)求的資源路徑是否合法

根據(jù)文件后綴匹配 Content-Type

讀取文件數(shù)據(jù)，并設(shè)置 Content-Length，如果文件不存在則返回404

設(shè)置響應(yīng)頭，并將響應(yīng)頭和數(shù)據(jù)返回給瀏覽器。

接下來我們按照處理請(qǐng)求和響應(yīng)請(qǐng)求兩步操作，來說說代碼實(shí)現(xiàn)。先來看看核心的代碼結(jié)構(gòu)，如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

/*** TinyHttpd** @author code4wt* @date 2018-03-26 22:28:44*/ public class TinyHttpd {private static final int DEFAULT_PORT = 8080;private static final int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 4096;private static final String INDEX_PAGE = "index.html";private static final String STATIC_RESOURCE_DIR = "static";private static final String META_RESOURCE_DIR_PREFIX = "/meta/";private static final String KEY_VALUE_SEPARATOR = ":";private static final String CRLF = "\r\n";private int port;public TinyHttpd() {this(DEFAULT_PORT);}public TinyHttpd(int port) {this.port = port;}public void start() throws IOException {// 初始化 ServerSocketChannelServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();ssc.socket().bind(new InetSocketAddress("localhost", port));ssc.configureBlocking(false);// 創(chuàng)建 SelectorSelector selector = Selector.open();// 注冊(cè)事件ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while(true) {int readyNum = selector.select();if (readyNum == 0) {continue;}Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();while (it.hasNext()) {SelectionKey selectionKey = it.next();it.remove();if (selectionKey.isAcceptable()) {SocketChannel socketChannel = ssc.accept();socketChannel.configureBlocking(false);socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);} else if (selectionKey.isReadable()) {// 處理請(qǐng)求request(selectionKey);selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);} else if (selectionKey.isWritable()) {// 響應(yīng)請(qǐng)求response(selectionKey);}}}}private void request(SelectionKey selectionKey) throws IOException {...}private Headers parseHeader(String headerStr) {...}private void response(SelectionKey selectionKey) throws IOException {...}private void handleOK(SocketChannel channel, String path) throws IOException {...}private void handleNotFound(SocketChannel channel) {...}private void handleBadRequest(SocketChannel channel) {...}private void handleForbidden(SocketChannel channel) {...}private void handleInternalServerError(SocketChannel channel) {...}private void handleError(SocketChannel channel, int statusCode) throws IOException {...}private ByteBuffer readFile(String path) throws IOException {...}private String getExtension(String path) {...}private void log(String ip, Headers headers, int code) {} }

上面的代碼是 HTTP 服務(wù)器的核心類的代碼結(jié)構(gòu)。其中 request 負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求，response 負(fù)責(zé)響應(yīng)請(qǐng)求。handleOK 方法用于響應(yīng)正常的請(qǐng)求，handleNotFound 等方法用于響應(yīng)出錯(cuò)的請(qǐng)求。readFile 方法用于讀取資源文件，getExtension 則是獲取文件后綴。

?2.1 處理請(qǐng)求

處理請(qǐng)求的邏輯比較簡(jiǎn)單，主要的工作是解析消息頭。相關(guān)代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

private void request(SelectionKey selectionKey) throws IOException {// 從通道中讀取請(qǐng)求頭數(shù)據(jù)SocketChannel channel = (SocketChannel) selectionKey.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(DEFAULT_BUFFER_SIZE);channel.read(buffer);buffer.flip();byte[] bytes = new byte[buffer.limit()];buffer.get(bytes);String headerStr = new String(bytes);try {// 解析請(qǐng)求頭Headers headers = parseHeader(headerStr);// 將請(qǐng)求頭對(duì)象放入 selectionKey 中selectionKey.attach(Optional.of(headers));} catch (InvalidHeaderException e) {selectionKey.attach(Optional.empty());} }private Headers parseHeader(String headerStr) {if (Objects.isNull(headerStr) || headerStr.isEmpty()) {throw new InvalidHeaderException();}// 解析請(qǐng)求頭第一行int index = headerStr.indexOf(CRLF);if (index == -1) {throw new InvalidHeaderException();}Headers headers = new Headers();String firstLine = headerStr.substring(0, index);String[] parts = firstLine.split(" ");/** 請(qǐng)求頭的第一行必須由三部分構(gòu)成，分別為 METHOD PATH VERSION* 比如：* GET /index.html HTTP/1.1*/if (parts.length < 3) {throw new InvalidHeaderException();}headers.setMethod(parts[0]);headers.setPath(parts[1]);headers.setVersion(parts[2]);// 解析請(qǐng)求頭屬于部分parts = headerStr.split(CRLF);for (String part : parts) {index = part.indexOf(KEY_VALUE_SEPARATOR);if (index == -1) {continue;}String key = part.substring(0, index);if (index == -1 || index + 1 >= part.length()) {headers.set(key, "");continue;}String value = part.substring(index + 1);headers.set(key, value);}return headers; }

簡(jiǎn)單總結(jié)一下上面的代碼邏輯，首先是從通道中讀取請(qǐng)求頭，然后解析讀取到的請(qǐng)求頭，最后將解析出的 Header 對(duì)象放入 selectionKey 中。處理請(qǐng)求的邏輯很簡(jiǎn)單，不多說了。

?2.2 響應(yīng)請(qǐng)求

看完處理請(qǐng)求的邏輯，接下來再來看看響應(yīng)請(qǐng)求的邏輯。代碼如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

private void response(SelectionKey selectionKey) throws IOException {SocketChannel channel = (SocketChannel) selectionKey.channel();// 從 selectionKey 中取出請(qǐng)求頭對(duì)象Optional<Headers> op = (Optional<Headers>) selectionKey.attachment();// 處理無效請(qǐng)求，返回 400 錯(cuò)誤if (!op.isPresent()) {handleBadRequest(channel);channel.close();return;}String ip = channel.getRemoteAddress().toString().replace("/", "");Headers headers = op.get();// 如果請(qǐng)求 /meta/ 路徑下的資源，則認(rèn)為是非法請(qǐng)求，返回 403 錯(cuò)誤if (headers.getPath().startsWith(META_RESOURCE_DIR_PREFIX)) {handleForbidden(channel);channel.close();log(ip, headers, FORBIDDEN.getCode());return;}try {handleOK(channel, headers.getPath());log(ip, headers, OK.getCode());} catch (FileNotFoundException e) {// 文件未發(fā)現(xiàn)，返回 404 錯(cuò)誤handleNotFound(channel);log(ip, headers, NOT_FOUND.getCode());} catch (Exception e) {// 其他異常，返回 500 錯(cuò)誤handleInternalServerError(channel);log(ip, headers, INTERNAL_SERVER_ERROR.getCode());} finally {channel.close();} }// 處理正常的請(qǐng)求 private void handleOK(SocketChannel channel, String path) throws IOException {ResponseHeaders headers = new ResponseHeaders(OK.getCode());// 讀取文件ByteBuffer bodyBuffer = readFile(path);// 設(shè)置響應(yīng)頭headers.setContentLength(bodyBuffer.capacity());headers.setContentType(ContentTypeUtils.getContentType(getExtension(path)));ByteBuffer headerBuffer = ByteBuffer.wrap(headers.toString().getBytes());// 將響應(yīng)頭和資源數(shù)據(jù)一同返回channel.write(new ByteBuffer[]{headerBuffer, bodyBuffer}); }// 處理請(qǐng)求資源未發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤 private void handleNotFound(SocketChannel channel) {try {handleError(channel, NOT_FOUND.getCode());} catch (Exception e) {handleInternalServerError(channel);} }private void handleError(SocketChannel channel, int statusCode) throws IOException {ResponseHeaders headers = new ResponseHeaders(statusCode);// 讀取文件ByteBuffer bodyBuffer = readFile(String.format("/%d.html", statusCode));// 設(shè)置響應(yīng)頭headers.setContentLength(bodyBuffer.capacity());headers.setContentType(ContentTypeUtils.getContentType("html"));ByteBuffer headerBuffer = ByteBuffer.wrap(headers.toString().getBytes());// 將響應(yīng)頭和資源數(shù)據(jù)一同返回channel.write(new ByteBuffer[]{headerBuffer, bodyBuffer}); }

上面的代碼略長(zhǎng)，不過邏輯仍然比較簡(jiǎn)單。首先，要判斷請(qǐng)求頭存在，以及資源路徑是否合法。如果都合法，再去讀取資源文件，如果文件不存在，則返回 404 錯(cuò)誤碼。如果發(fā)生其他異常，則返回 500 錯(cuò)誤。如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生，則正常返回響應(yīng)頭和資源數(shù)據(jù)。這里只貼了核心代碼，其他代碼就不貼了，大家自己去看吧。

?2.3 效果演示

分析完代碼，接下來看點(diǎn)輕松的吧。下面貼一張代碼的運(yùn)行效果圖，如下：

?3.總結(jié)

本文所貼的代碼是我在學(xué)習(xí) Selector 過程中寫的，核心代碼不到 300 行。通過動(dòng)手寫代碼，也使得我加深了對(duì) Selector 的了解。在學(xué)習(xí) JDK 的過程中，強(qiáng)烈建議大家多動(dòng)手寫代碼。通過寫代碼，并踩一些坑，才能更加熟練運(yùn)用相關(guān)技術(shù)。這個(gè)是我寫 NIO 系列文章的一個(gè)感觸。

好了，本文到這里結(jié)束。謝謝閱讀！

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于 Java NIO 实现简单的 HTTP 服务器的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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