Java使用NioSocket手動實現HTTP服務器

更新時間：2017年05月10日 09:24:12 作者：煎魚教教主

本篇文章主要介紹了Java使用NioSocket手動實現HTTP服務器，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下。

NioSocket簡單復習

重要概念

NioSocket里面的三個重要概念：Buffer、Channel、Selector

Buffer為要傳輸的數據
Channel為傳輸數據的通道
Selector為通道的分配調度者

使用步驟

使用NioSocket實現通信大概如以下步驟：

ServerSocketChannel可以通過configureBlocking方法來設置是否采用阻塞模式，設置為false后就可以調用register注冊Selector，阻塞模式下不可以用Selector。
注冊后，Selector就可以通過select()來等待請求，通過參數設置等待時長，若傳入參數0或者不傳入參數，將會采用阻塞模式直到有請求出現。
接收到請求后Selector調用selectedKeys方法，返回SelectedKey集合。
SelectedKey保存了處理當前請求的Channel和Selector，并提供了不同的操作類型。四種操作屬性：SelectedKey.OP_ACCEPT、SelectedKey.OP_CONNECT、SelectedKey.OP_READ、SelectedKey.OP_WRITE。
通過SelectedKey的isAcceptable、isConnectable、isReadable和isWritable來判斷操作類型，并處理相應操作。
在相應的Handler中提取SelectedKey中的Channel和Buffer信息并執(zhí)行相應操作。

實現HTTP

創(chuàng)建HttpServer類作為程序的主要入口

public class HttpServer {
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
    serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress((8080)));
    serverSocketChannel.configureBlocking(false);

    Selector selector = Selector.open();

    // It must be ACCEPT, or it will throw exception
    serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

    while(true){
      if (selector.select(3000) == 0){
        continue;
      }

      Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator();

      while (keyIter.hasNext()){
        SelectionKey key = keyIter.next();
        new Thread(new HttpHandler(key)).run();
        keyIter.remove();
      }
    }
  }
}

以上代碼的邏輯大致遵循著NioSocket的大概用法，其中serverSocketChannel使用register方法注冊到selector僅是OP_ACCEPT，使用其他操作就會操作。但是并不是說不能進行其他操作，而是其他操作稍后實現。

在serverSocketChannel.configureBlocking(false)后，非阻塞模式啟動。Server接收到請求后就會將記錄了請求信息的key交給HttpHandler做詳細處理，處理完就把key從迭代器里面remove掉?？梢钥吹匠鰜恚琀ttpServer對請求里面的信息一概不知，這樣才能成為一個出色的管理層，它管理著HttpHandler來處理請求。

既然選用了NioSocket這樣的New IO，HttpHandler必然是多線程的實現（否則還有什么意義）。

創(chuàng)建HttpHandler來處理請求

對于來自HttpServer的不加工信息，HttpHandler必須要做全套，因此需要HttpHandler自己考慮好有沒有中文亂碼、Buffer大小是多少等等。HttpHandler大概框架如下即可：

class HttpHandler implements Runnable{
  private int bufferSize = 1024;
  private String localCharset = "UTF-8";
  private SelectionKey key;

  public HttpHandler(SelectionKey key){
    this.key = key;
  }

  public void handleAccept() throws IOException{}

  public void handleRead() throws IOException{}

  @Override
  public void run() {
    try {
      if(key.isAcceptable()){
        handleAccept();
      }
      if(key.isReadable()){
        handleRead();
      }
    }catch (IOException ex){
      ex.printStackTrace();
    }
  }
}

如上框架簡單明了，重載run實現多線程，handleAccept和handleRead用于詳細地處理相關操作，bufferSize規(guī)定Buffer大小，localCharset的設定提前防止中文亂碼。

需要注意的是HttpServer里面，我們只注冊了OP_ACCEPT這個操作，那么在HttpHandler里面只有isAcceptable()判定為真，那么handleRead()怎么辦呢？我們會在handleAccept()注冊好的：

  public void handleAccept() throws IOException{
    SocketChannel clientChannel =
        ((ServerSocketChannel)key.channel()).accept();
    clientChannel.configureBlocking(false);
    clientChannel.register(
        key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(bufferSize)
      );
  }

在handleAccept里面，我們先取得key里面的請求信息，如對應客戶端的SocketChannel （SocketChannel需要ServerSocketChannel接受了后才有），接著就可以為SocketChannel注冊OP_READ操作了，帶上指定大小的Buffer。注冊后，key可是isReadable()了，接下來則是在handleRead中對key進行解剖處理：（代碼有點長，但大多是控制臺輸出和對字符串的拼接操作，看官可放心食用。）

  public void handleRead() throws IOException{
    SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel();
    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment();
    buffer.clear();

    if (sc.read(buffer) == -1){
      sc.close();
    }else {
      buffer.flip();
      String receiveString = Charset.forName(localCharset).newDecoder().decode(buffer).toString();

      String[] requestMessage = receiveString.split("\r\n");
      for (String s: requestMessage){
        System.out.println(s);
        if (s.isEmpty()){
          break;
        }
      }

      String[] firstLine = requestMessage[0].split(" ");
      System.out.println();
      System.out.println("Method:\t"+ firstLine[0]);
      System.out.println("url:\t"+firstLine[1]);
      System.out.println("HTTP Version:\t" + firstLine[2]);
      System.out.println();

      StringBuilder sendString = new StringBuilder();
      sendString.append("HTTP/1.1 200 OK\r\n");
      sendString.append("Content-Type:text/html;Charset="+localCharset+"\r\n");
      sendString.append("\r\n");
      sendString.append("<html><head><title>SHOW</title></head></body>");
      sendString.append("Received:<br/>");

      for (String s : requestMessage){
        sendString.append(s + "<br/>");
      }
      sendString.append("</body></html>");
      buffer = ByteBuffer.wrap(sendString.toString().getBytes(localCharset));
      sc.write(buffer);
      sc.close();
    }
  }

handleRead開頭先獲取到對應的SocketChannel和ByteBuffer，就這兩個最為關鍵，SocketChannel負責與客戶端的鏈接和傳輸數據，而ByteBuffer充當數據運輸的載體。

而后則是簡單的判斷連接狀態(tài)，若是連接，將相關信息輸出到控制臺，并拼接出HTTP頭的字符串發(fā)送至客戶端。

效果如圖：