我始終覺得，天生的出身很重要，但後天的努力更加重要，所以如今的很多“科班”往往不如後天努力的“非科班”。所以，我們需要重新給“專業”和“專家”下一個定義：所謂專業，就是別人不搞你搞，這就是你的“專業”;你和別人同時搞，你比別人搞的好，就是“專家”。
說到http協議和http請求，很多人都知道，但是他們真的“知道”嗎?我面試過很多求職者，一說到http協議，他們能滔滔不絕，然後我問他http協議的具體格式是啥樣子的?很多人不清楚，不清楚就不清楚吧，他甚至能將http協議的頭扯到html文檔頭部。當我問http GET和POST請求的時候，GET請求是什麽形式一般人都可以答出來，但是POST請求的數據放在哪裏，服務器如何識別和解析這些POST數據，很多人又說不清道不明了。當說到http服務器時，很多人離開了apache、Nginx這樣現成的http server之外，自己實現一個http服務器無從下手，如果實際應用場景有需要使用到一些簡單http請求時，使用apache、Nginx這樣重量級的http服務器程序實在勞師動衆，你可以嘗試自己實現一個簡單的。
上面提到的問題，如果您不能清晰地回答出來，可以閱讀一下這篇文章，這篇文章在不僅介紹http的格式，同時帶領大家從零實現一個簡單的http服務器程序。
一、項目背景
最近很多朋友希望我的flamingo服務器支持http協議，我自己也想做一個微信小程序，小程序通過http協議連接通過我的flamingo服務器進行聊天。flamingo是一個開源的即時通訊軟件，目前除了服務器端，還有pc端、android端，後面會支持更多的終端。關于flamingo的介紹您可以參考這裏:(七)開源一款即時通訊軟件的源碼，這是我不斷維護一個項目，其最新代碼下載地址是：https://github.com/baloonwj/flamingo，更新日志：https://github.com/baloonwj/flamingo/issues/1。下面是flamingo的部分截圖：
二、http協議介紹
1. http協議是應用層協議，一般建立在tcp協議的基礎之上(當然你的實現非要基于udp也是可以的)，也就是說http協議的數據收發是通過tcp協議的。
2. http協議也分爲head和body兩部分，但是我們一般說的html中的和標記不是http協議的頭和身體，它們都是http協議的body部分。
那麽http協議的頭到底長啥樣子呢?我們來介紹一下http協議吧。
http協議的格式如下：
1GET或POST 請求的url路徑（一般是去掉域名的路徑） HTTP協議版本號\r\n 2字段1名: 字段1值\r\n 3字段2名: 字段2值\r\n 4 … 5字段n名 : 字段n值\r\n 6\r\n 7http協議包體內容
也就是說http協議由兩部分組成：包頭和包體，包頭與包體之間使用一個\r\n分割，由于http協議包頭的每一行都是以\r\n結束，所以http協議包頭一般以\r\n\r\n結束。
舉個例子，比如我們在浏覽器中請求http://www.hootina.org/index_2013.php這個網址，這是一個典型的GET方法，浏覽器組裝的http數據包格式如下：
GET /index_2013.php HTTP/1.1\r\n 2Host: www.hootina.org\r\n 3Connection: keep-alive\r\n 4Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n 5User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.146 Safari/537.36\r\n 6Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\n 7Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n 8Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8\r\n 9\r\n
上面這個請求只有包頭沒有包體，http協議的包體不是必須的，也就是說GET請求一般沒有包體。
如果GET請求帶參數，那麽一般是附加在請求的url後面，參數與參數之間使用&分割，例如請求http://www.hootina.org/index_2013.php?param1=value1¶m2=value2¶m3=value3，我們看下這個請求組裝的的http協議包格式：
GET /index_2013.php?param1=value1¶m2=value2¶m3=value3 HTTP/1.1\r\n 2Host: www.hootina.org\r\n 3Connection: keep-alive\r\n 4Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n 5User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.146 Safari/537.36\r\n 6Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\n 7Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n 8Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8\r\n 9\r\n
對比一下，你現在知道http協議的GET參數放在協議包的什麽位置了吧。
那麽POST的數據放在什麽位置呢?我們再12306網站https://kyfw.12306.cn/otn/login/init中登陸輸入用戶名和密碼：
然後發現浏覽器以POST方式組裝了http協議包發送了我們的用戶名、密碼和其他一些信息，組裝的包格式如下：
POST /passport/web/login HTTP/1.1\r\n 2Host: kyfw.12306.cn\r\n 3Connection: keep-alive\r\n 4Content-Length: 55\r\n 5Accept: application/json, text/javascript, */*; q=0.01\r\n 6Origin: https://kyfw.12306.cn\r\n 7X-Requested-With: XMLHttpRequest\r\n 8User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.146 Safari/537.36\r\n 9Content-Type: application/x-www-form-urlencoded; charset=UTF-8\r\n 10Referer: https://kyfw.12306.cn/otn/login/init\r\n 11Accept-Encoding: gzip, deflate, br\r\n 12Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8\r\n 13Cookie: _passport_session=0b2cc5b86eb74bcc976bfa9dfef3e8a20712; _passport_ct=18d19b0930954d76b8057c732ce4cdcat8137; route=6f50b51faa11b987e576cdb301e545c4; RAIL_EXPIRATION=1526718782244; RAIL_DEVICEID=QuRAhOyIWv9lwWEhkq03x5Yl_livKZxx7gW6_-52oTZQda1c4zmVWxdw5Zk79xSDFHe9LJ57F8luYOFp_yahxDXQAOmEV8U1VgXavacuM2UPCFy3knfn42yTsJM3EYOy-hwpsP-jTb2OXevJj5acf40XsvsPDcM7; BIGipServerpool_passport=300745226.50215.0000; BIGipServerotn=1257243146.38945.0000; BIGipServerpassport=1005060362.50215.0000\r\n 14\r\n 15username=balloonwj%40qq.com&password=iloveyou&appid=otn
其中username=balloonwj%40qq.com&password=iloveyou&appid=otn就是我們的POST數據，但是大家需要注意的以下幾種，不要搞錯：
1. 我的用戶名是[email protected]，到POST裏面變成balloonwj%40qq.com，其中%40是@符號的16進制轉碼形式。這個碼表可以參考這裏：http://www.w3school.com.cn/tags/html_ref_urlencode.html
2.這裏有三個變量，分別是username、password和appid，他們之間使用&符號分割，但是請注意的是，這不意味著傳遞多個POST變量時必須使用&符號分割，只不過這裏是浏覽器html表單(輸入用戶名和密碼的文本框是html表單的一種)分割多個變量采用的默認方式而已。你可以根據你的需求，來自由定制，只要讓服務器知道你的解析方式即可。比如可以這麽分割：
方法一
username=balloonwj%40qq.com|password=iloveyou|appid=otn
方法二
username:balloonwj%40qq.com\r\n 2password:iloveyou\r\n 3appid:otn\r\n
方法三
username,password,appid=balloonwj%40qq.com,iloveyou,otn
不管怎麽分割，只要你能自己按一定的規則解析出來就可以了。
不知道你注意到沒有，上面的POST數據放在http包體中，服務器如何解析呢?可能你沒明白我的意思，看下圖：
如上圖所示，由于http協議是基于tcp協議的，tcp協議是流式協議，包頭部分可以通過多出的\r\n來分界，包體部分如何分界呢?這是協議本身要解決的問題。目前一般有兩種方式，第一種方式就是在包頭中有個content-Length字段，這個字段的值的大小標識了POST數據的長度，上圖中55就是數據username=balloonwj%40qq.com&password=iloveyou&appid=otn的長度，服務器收到一個數據包後，先從包頭解析出這個字段的值，再根據這個值去讀取相應長度的作爲http協議的包體數據。還有一個格式叫做http chunked技術(分塊)，大致意思是將大包分成小包，具體的詳情有興趣的讀者可以自行搜索學習。
三、http客戶端實現
如果您能掌握以上說的http協議，你就可以自己通過代碼組裝http協議發送http請求了(也是各種開源http庫的做法)。我們先簡單地介紹一下如何模擬發送http。舉個例子，我們要請求http://www.hootina.org/index_2013.php，那麽我們可以先通過域名得到ip地址，即通過socket API gethostbyname()得到www.hootina.org的ip地址，由于http服務器默認的端口號是80，有了域名和ip地址之後，我們使用socket API connect()去連接服務器，然後根據上面介紹的格式組裝成http協議包，利用socket API send()函數發出去，如果服務器有應答，我們可以使用socket API recv()去接受數據，接下來就是解析數據(先解析包頭和包體)。
四、http服務器實現
我們這裏簡化一些問題，假設客戶端發送的請求都是GET請求，當客戶端發來http請求之後，我們拿到http包後就做相應的處理。我們以爲我們的flamingo服務器實現一個支持http格式的注冊請求爲例。假設用戶在浏覽器裏面輸入以下網址，就可以實現一個注冊功能：
http://120.55.94.78:12345/register.do?p={“username”: “13917043329”, “nickname”: “balloon”, “password”: “123”}
這裏我們的http協議使用的是12345端口號而不是默認的80端口。如何偵聽12345端口，這個是非常基礎的知識了，這裏就不介紹了。當我們收到數據以後：
1void HttpSession::OnRead(const std::shared_ptr<TcpConnection>& conn, Buffer* pBuffer, Timestamp receivTime) 2{ 3 //LOG_INFO << “Recv a http request from ” << conn->peerAddress().toIpPort(); 4 5 string inbuf; 6 //先把所有數據都取出來 7 inbuf.append(pBuffer->peek(), pBuffer->readableBytes()); 8 //因爲一個http包頭的數據至少\r\n\r\n，所以大于4個字符 9 //小于等于4個字符，說明數據未收完，退出，等待網絡底層接著收取 10 if (inbuf.length() <= 4) 11 return; 12 13 //我們收到的GET請求數據包一般格式如下： 14 /* 15 GET /register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22} HTTP/1.1\r\n 16 Host: 120.55.94.78:12345\r\n 17 Connection: keep-alive\r\n 18 Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n 19 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.146 Safari/537.36\r\n 20 Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n 21 Accept-Language: zh-CN, zh; q=0.9, en; q=0.8\r\n 22 \r\n 23 */ 24 //檢查是否以\r\n\r\n結束，如果不是說明包頭不完整，退出 25 string end = inbuf.substr(inbuf.length() – 4); 26 if (end != “\r\n\r\n”) 27 return; 28 29 //以\r\n分割每一行 30 std::vector<string> lines; 31 StringUtil::Split(inbuf, lines, “\r\n”); 32 if (lines.size() < 1 || lines[0].empty()) 33 { 34 conn->forceClose(); 35 return; 36 } 37 38 std::vector<string> chunk; 39 StringUtil::Split(lines[0], chunk, ” “); 40 //chunk中至少有三個字符串：GET+url+HTTP版本號 41 if (chunk.size() < 3) 42 { 43 conn->forceClose(); 44 return; 45 } 46 47 LOG_INFO << “url: ” << chunk[1] << ” from ” << conn->peerAddress().toIpPort(); 48 //inbuf = /register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22} 49 std::vector<string> part; 50 //通過?分割成前後兩端，前面是url，後面是參數 51 StringUtil::Split(chunk[1], part, “?”); 52 //chunk中至少有三個字符串：GET+url+HTTP版本號 53 if (part.size() < 2) 54 { 55 conn->forceClose(); 56 return; 57 } 58 59 string url = part[0]; 60 string param = part[1].substr(2); 61 62 if (!Process(conn, url, param)) 63 { 64 LOG_ERROR << “handle http request error, from:” << conn->peerAddress().toIpPort() << “, request: ” << pBuffer->retrieveAllAsString(); 65 } 66 67 //短連接，處理完關閉連接 68 conn->forceClose(); 69}
代碼注釋都寫的很清楚，我們先利用\r\n分割得到每一行，其中第一行的數據是：
GET /register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22} HTTP/1.1
其中%22是雙引號的url轉碼形式，%20是空格的url轉碼形式，然後我們根據空格分成三段，其中第二段就是我們的網址和參數：
/register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22}
然後我們根據網址與參數之間的問號將這個分成兩段：第一段是網址，第二段是參數：
1bool HttpSession::Process(const std::shared_ptr<TcpConnection>& conn, const std::string& url, const std::string& param) 2{ 3 if (url.empty()) 4 return false; 5 6 if (url == “/register.do”) 7 { 8 OnRegisterResponse(param, conn); 9 } 10 else if (url == “/login.do”) 11 { 12 OnLoginResponse(param, conn); 13 } 14 else if (url == “/getfriendlist.do”) 15 { 16 17 } 18 else if (url == “/getgroupmembers.do”) 19 { 20 21 } 22 else 23 return false; 24 25 26 return true; 27}
然後我們根據url匹配網址，如果是注冊請求，會走注冊處理邏輯：
void HttpSession::OnRegisterResponse(const std::string& data, const std::shared_ptr<TcpConnection>& conn) 2{ 3 string retData; 4 string decodeData; 5 URLEncodeUtil::Decode(data, decodeData); 6 BussinessLogic::RegisterUser(decodeData, conn, false, retData); 7 if (!retData.empty()) 8 { 9 std::string response; 10 URLEncodeUtil::Encode(retData, response); 11 MakeupResponse(retData, response); 12 conn->send(response); 13 14 LOG_INFO << “Response to client: cmd=msg_type_register” << “, data=” << retData << conn->peerAddress().toIpPort();; 15 } 16}
注冊結果放在retData中，爲了發給客戶端，我們將結果中的特殊字符如雙引號轉碼，如返回結果是：
{“code”:0, “msg”:”ok”}
會被轉碼成：
{%22code%22:0,%20%22msg%22:%22ok%22}
然後，將數據組裝成http協議發給客戶端，給客戶端的應答協議與http請求協議有一點點差別，就是將請求的url路徑換成所謂的http響應碼，如200表示應答正常返回、404頁面不存在。應答協議格式如下：
GET或POST 響應碼 HTTP協議版本號\r\n 2字段1名: 字段1值\r\n 3字段2名: 字段2值\r\n 4 … 5字段n名 : 字段n值\r\n 6\r\n 7http協議包體內容
舉個例子如：
HTTP/1.1 200 OK\r\n Content-Type: text/html\r\n Content-Length:42\r\n \r\n {%22code%22:%200,%20%22msg%22:%20%22ok%22}
注意，包頭中的Content-Length長度必須正好是包體{%22code%22:%200,%20%22msg%22:%20%22ok%22}的長度，這裏是42。這也符合我們浏覽器的返回結果：
當然，需要注意的是，我們一般說http連接一般是短連接，這裏我們也實現了這個功能(看上面的代碼：conn->forceClose();)，不管一個http請求是否成功，服務器處理後立馬就關閉連接。
當然，這裏還有一些沒處理好的地方，如果你仔細觀察上面的代碼就會發現這個問題，就是不滿足一個http包頭時的處理，如果某個客戶端(不是使用浏覽器)通過程序模擬了一個連接請求，但是遲遲不發含有\r\n\r\n的數據，這路連接將會一直占用。我們可以判斷收到的數據長度，防止別有用心的客戶端給我們的服務器亂發數據。我們假定，我們能處理的最大url長度是2048，如果用戶發送的數據累積不含\r\n\r\n，且超過2048個，我們認爲連接非法，將連接斷開。代碼修改成如下形式：
void HttpSession::OnRead(const std::shared_ptr<TcpConnection>& conn, Buffer* pBuffer, Timestamp receivTime) { //LOG_INFO << “Recv a http request from ” << conn->peerAddress().toIpPort(); string inbuf; //先把所有數據都取出來 inbuf.append(pBuffer->peek(), pBuffer->readableBytes()); //因爲一個http包頭的數據至少\r\n\r\n，所以大于4個字符 //小于等于4個字符，說明數據未收完，退出，等待網絡底層接著收取 if (inbuf.length() <= 4) return; //我們收到的GET請求數據包一般格式如下： /* GET /register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22} HTTP/1.1\r\n Host: 120.55.94.78:12345\r\n Connection: keep-alive\r\n Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/65.0.3325.146 Safari/537.36\r\n Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n Accept-Language: zh-CN, zh; q=0.9, en; q=0.8\r\n \r\n */ //檢查是否以\r\n\r\n結束，如果不是說明包頭不完整，退出 string end = inbuf.substr(inbuf.length() – 4); if (end != “\r\n\r\n”) return; //超過2048個字符，且不含\r\n\r\n，我們認爲是非法請求 else if (inbuf.length() >= MAX_URL_LENGTH) { conn->forceClose(); return; } //以\r\n分割每一行 std::vector<string> lines; StringUtil::Split(inbuf, lines, “\r\n”); if (lines.size() < 1 || lines[0].empty()) { conn->forceClose(); return; } std::vector<string> chunk; StringUtil::Split(lines[0], chunk, ” “); //chunk中至少有三個字符串：GET+url+HTTP版本號 if (chunk.size() < 3) { conn->forceClose(); return; } LOG_INFO << “url: ” << chunk[1] << ” from ” << conn->peerAddress().toIpPort(); //inbuf = /register.do?p={%22username%22:%20%2213917043329%22,%20%22nickname%22:%20%22balloon%22,%20%22password%22:%20%22123%22} std::vector<string> part; //通過?分割成前後兩端，前面是url，後面是參數 StringUtil::Split(chunk[1], part, “?”); //chunk中至少有三個字符串：GET+url+HTTP版本號 if (part.size() < 2) { conn->forceClose(); return; } string url = part[0]; string param = part[1].substr(2); if (!Process(conn, url, param)) { LOG_ERROR << “handle http request error, from:” << conn->peerAddress().toIpPort() << “, request: ” << pBuffer->retrieveAllAsString(); } //短連接，處理完關閉連接 conn->forceClose(); }
但這只能解決發送非法數據的情況，如果一個客戶端連上來不給我們發任何數據，這段邏輯就無能爲力了。如果不斷有客戶端這麽做，會浪費我們大量的連接資源，所以我們還需要一個定時器去定時檢測哪些http連接超過一定時間內沒給我們發數據，找到後將連接斷開。這又涉及到服務器定時器如何設計了，關于這部分請參考我寫的其他文章。
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