通過手寫伺服器的方式,立體學習Http

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前言 Http我們都已經耳熟能詳了,而關於Http學習的文章網上有很多,各個知識點的講解也可說是深入淺出。然而,學習過後,我們對Http還是一知半解。問題出在了哪? Http是一個客戶機與伺服器之間的通信的協議,真的想學習Http,就必須把客戶機和伺服器也學了,也就是說,必須立體的學習,不然我們永遠 ...


前言

Http我們都已經耳熟能詳了,而關於Http學習的文章網上有很多,各個知識點的講解也可說是深入淺出。然而,學習過後,我們對Http還是一知半解。問題出在了哪?

Http是一個客戶機與伺服器之間的通信的協議,真的想學習Http,就必須把客戶機和伺服器也學了,也就是說,必須立體的學習,不然我們永遠都是一知半解。

現在,我們手工搭建一個伺服器,立體的學習下Http,將我們以為的知識點連成線。

定義

學習前,簡單的瞭解下定義:

Http是超文本傳輸協議,用於保證客戶機與伺服器之間的通信。在客戶機和伺服器之間進行請求-響應時,兩種最常被用到的方法是:GET 和 POST。

  • GET - 從指定的資源請求數據。

  • POST - 向指定的資源提交要被處理的數據(向指定資源“追加/添加”數據。)

搭建Http伺服器

首先我們通過HttpListener來搭建一個簡易的Http伺服器,代碼如下:

class Program
{
    static HttpListener httpListener; 
    static volatile bool isRun = true;
    static void Main(string[] args)
    {
        Listener(5180);
    } 
    public static void Listener(int port)
    { 
        //創建HTTP監聽
        httpListener = new HttpListener(); 
        //監聽的路徑
        httpListener.Prefixes.Add($"http://localhost:{port}/");
        httpListener.Prefixes.Add($"http://127.0.0.1:{port}/"); 
        //設置匿名訪問
        httpListener.AuthenticationSchemes = AuthenticationSchemes.Anonymous;
        //開始監聽
        httpListener.Start();
         
        while (isRun)
        {
            //等待傳入的請求接受到請求時返回,它將阻塞線程,直到請求到達
            var context = httpListener.GetContext();
            //取得請求的對象
            HttpListenerRequest request = context.Request;
            Console.WriteLine($"請求模式:{request.HttpMethod}");
            var reader = new StreamReader(request.InputStream, Encoding.UTF8);
            var msgSource = reader.ReadToEnd();//讀取傳過來的信息+
            Console.WriteLine($"msgSource:{msgSource}");
            var msg = Uri.UnescapeDataString(msgSource);
            Console.WriteLine($"請求msg:{msg}");
            string responseString = "返回值";
            // 取得回應對象
            HttpListenerResponse response = context.Response;
​
            // 設置回應頭部內容,長度,編碼
            response.ContentEncoding = Encoding.UTF8;
            response.ContentType = "text/plain; charset=utf-8";
​
            response.Headers.Add("Access-Control-Allow-Origin", "*");
            response.Headers.Add("Cache-Control", "no-cache");
​
            byte[] buff = Encoding.UTF8.GetBytes(responseString);
​
            // 輸出回應內容
            System.IO.Stream output = response.OutputStream;
            output.Write(buff, 0, buff.Length);
            // 必須關閉輸出流
            output.Close();
        }
    }
}

伺服器搭建已經搭建完成了,現在,我們通過代碼從新學習一下Http定義。

代碼學習

首先我們看到,httpListener.GetContext()阻塞了線程;只有請求到達時,線程才會繼續運行,請求到達時,我們將會得到一個HttpListenerRequest的請求對象。

HttpListenerRequest對象包含了請求的地址欄參數QueryString、Cookies、請求頭Header等等信息。

Get請求

Get請求很簡單,Get請求的數據就寫在地址欄,所以我們直接可以使用HttpListenerRequest對象的QueryString來讀取到,如下:

 HttpListenerRequest request = context.Request;   //取得請求的對象
 Console.WriteLine($"請求模式:{request.HttpMethod}");
 var abc = request.QueryString["abc"];
 Console.WriteLine($"Get請求abc的值:{abc}"); 

運行Host項目,測試如下圖所示:

Post請求

學習了上面的代碼,我想一定有人對下麵這句話感到疑惑。

var reader = new StreamReader(request.InputStream, Encoding.UTF8);

為什麼請求已經到了,還要去讀請求中的InputStream屬性呢?

我們重新看下Post的定義:向指定的資源提交要被處理的數據(向指定資源“追加/添加”數據。)。

定義太不好理解,我們翻譯一下;Post的請求是先發起,一個TCP連接,然後再將數據,寫入請求的InputStream屬性中。

現在我們編寫一個Http的Post請求,加深理解。

 public static void Post(string url, string param, Action<string> callback)
        {
            new Task(() =>
            {
                try
                {
                    //轉換輸入參數的編碼類型,獲取bytep[]數組 
                    byte[] byteArray = Encoding.UTF8.GetBytes(param);
                    //初始化新的webRequst
                    //1. 創建httpWebRequest對象
                    HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(new Uri(url));
                    //2. 初始化HttpWebRequest對象
                    webRequest.Method = "POST";
                    webRequest.ContentType = "application/x-www-form-urlencoded";
                    webRequest.ContentLength = byteArray.Length;
                    
                    //3. 附加要POST給伺服器的數據到HttpWebRequest對象(附加POST數據的過程比較特殊,它並沒有提供一個屬性給用戶存取,需要寫入HttpWebRequest對象提供的一個stream裡面。)
                    Stream newStream = webRequest.GetRequestStream();//創建一個Stream,賦值是寫入HttpWebRequest對象提供的一個stream裡面
                    newStream.Write(byteArray, 0, byteArray.Length);
                    newStream.Close();
                    //4. 讀取伺服器的返回信息
                    using (HttpWebResponse response = (HttpWebResponse)webRequest.GetResponse())
                    {
                        using (StreamReader stream = new StreamReader(response.GetResponseStream(), Encoding.UTF8))
                        {
                            string ret = stream.ReadToEnd();
                            callback(ret);
                        }
                    }
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    callback("異常:" + ex.Message);
                }
            }).Start();
        }

可以看到,請求時,就是從指定IP地址中創建一個WebRequest對象(通過WebRequest.Create創建),然後再獲取對象的請求流—GetRequestStream(),即服務端的InputStream,再向其流里寫人數據。

現在我們編寫一個Winform項目,測試一下Post請求,結果如下:

擴展1:Http本質上是TCP,也就是說Get請求,不去讀取InputStream里的值,是被框架處理的結果呈現,如果框架處理了Get請求的InputStream,那麼Get請求就也可以像Post那樣,獲取請求中的InputStream,然後向流里寫入數據。這就是為什麼有的框架Get請求也可以發送Json對象的原因。

擴展2:Post請求需要讀取InputStream,也就是說,每次的Post都需要實例化一個Tcp對象去處理流,而Get請求不去讀InputStream,就不用實例化Tcp了,也就是說Get請求的記憶體消耗更少,同理,上文提到的Get請求發送Json對象,就等於把Get請求變成了Post請求,即,大量消耗了記憶體,所以,如果網站需要性能好一點的話,就儘量不考慮使用這樣的框架。

擴展3:在Post請求中,我們把寫入InputStream的數據稱為Content,而在HttpListenerRequest類的截圖中,我們可以看到這三個屬性ContentLength64,ContentType,ContentEncoding,他們代表著,Content的長度、類型、編碼,也就是說,如果我們手寫Post請求,這三個值一定要伺服器解析時配置的值對上,當然,他們也都是有預設值的。通常伺服器都會支持多種ContentType類型,如application/x-www-form-urlencoded或application/json,具體各種類型的數據格式,大家可以自行瞭解。

擴展4:MVC和WebApi都是在Http解析後執行的,也就是或,伺服器先解析了Http,然後才根據請求的Url解析跳轉到指定Controler和Action,然後再實例化Controler和Action時,在把相應的參數傳遞過去。

請求亂碼

在客戶端Http發起請求時,英文字母,數字會原樣發送,而中文和其他字元,則直接把字元串用BASE64加密,如:%E5%95%8A%20%E4%B8%8D。這種行為,我們稱之為字元串轉義。

同理,在伺服器端,我們需要將請求的字元串解析回來,如Uri.UnescapeDataString(msgSource)。

那為什麼會有亂碼?

我們會發現,亂碼出現的地方都是中文和特殊字元,那麼結合上文所述,我們就知道亂碼出現的原因了。

兩種情況,一種是框架沒有做解析,或者解析失敗,直接把客戶端的轉義後的請求發給了你;另一種是客戶端和伺服器的解析類型沒對上,進行了錯誤的解析。

不過,通常情況下,伺服器會替我們做好解碼的工作。

跨域

上文中,我們看到在輸出返回數據的時候,我們為HttpListenerResponse對象的Headers屬性增加了個鍵值對,如下:

response.Headers.Add("Access-Control-Allow-Origin", "*");

沒錯,這個是跨域的配置,我們在Response輸出時,進行了Access-Control-Allow-Origin配置,這樣,瀏覽器在接受到我們的返回消息時,就不會阻止它們顯示了。

結語

立體的學習了Http後,我們才能更好,更快的學習Http協議,一些以前我們很難理解的解釋,也可以慢慢想通了,比如Connection: keep-alive,我們現在就能更好的理解了,它就是Http請求後,不去釋放Tcp對象,這樣,它下一次傳輸數據就不用新建記憶體了。

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到此HTTP的立體學習已經介紹完了,代碼已經傳到Github上了,歡迎大家下載。

代碼已經傳到Github上了,歡迎大家下載。

Github地址:https://github.com/kiba518/HttpLearning

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