简介

本文用C#实现了一个最简单的HTTP服务器类，你可以将它嵌入到自己的项目中，或者也可以阅读代码来学习关于HTTP协议的知识。

背景

高性能的WEB应用一般都架设在强大的WEB服务器上，例如IIS, Apache, 和Tomcat。然而，HTML是非常灵活的UI标记语言，也就是说任何应用和后端服务都可以提供HTML的生成支持。在这个小小的例子中，像IIS,、Apache这样的服务器消耗的资源太大了，我们需要自己实现一个简单的HTTP服务器，将它嵌入到我们的应用中用来处理WEB请求。我们仅需要一个类就可以实现了，很简单。

代码实现

首先我们来回顾一下如何使用类，然后我们再来分析实现的具体细节。这里我们创建了一个继承于HttpServer的类，并实现了handleGETRequest 和handlePOSTRequest  这两个抽象方法：

  1. public class MyHttpServer : HttpServer {

  2.     public MyHttpServer(int port)

  3.         : base(port) {

  4.     }

  5.     public override void handleGETRequest(HttpProcessor p) {

  6.         Console.WriteLine("request: {0}", p.http_url);

  7.         p.writeSuccess();

  8.         p.outputStream.WriteLine("<html><body><h1>test server</h1>");

  9.         p.outputStream.WriteLine("Current Time: " + DateTime.Now.ToString());

  10.         p.outputStream.WriteLine("url : {0}", p.http_url);


  12.         p.outputStream.WriteLine("<form method=post action=/form>");

  13.         p.outputStream.WriteLine("<input type=text name=foo value=foovalue>");

  14.         p.outputStream.WriteLine("<input type=submit name=bar value=barvalue>");

  15.         p.outputStream.WriteLine("</form>");

  16.     }


  18.     public override void handlePOSTRequest(HttpProcessor p, StreamReader inputData) {

  19.         Console.WriteLine("POST request: {0}", p.http_url);

  20.         string data = inputData.ReadToEnd();


  22.         p.outputStream.WriteLine("<html><body><h1>test server</h1>");

  23.         p.outputStream.WriteLine("<a href=/test>return</a><p>");

  24.         p.outputStream.WriteLine("postbody: <pre>{0}</pre>", data);

  25.     }

  26. }

复制代码

当开始处理一个简单的请求时，我们就需要单独启动一个线程来监听一个端口，比如8080端口：

  1. HttpServer httpServer = new MyHttpServer(8080);

  2. Thread thread = new Thread(new ThreadStart(httpServer.listen));

  3. thread.Start();

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如果你编译运行这个项目，你会在浏览器http://localhost:8080地址下看到页面上生成的示例内容。让我们来简单看一下这个HTTP服务器引擎是怎么实现的。

这个WEB服务器由两个组件构成，一个是负责启动TcpListener来监听指定端口的HttpServer类，并且用AcceptTcpClient()方法循环处理TCP连接请求，这是处理TCP连接的第一步。然后请求到达“已指定“的端口，接着就会创建一对新的端口，用来初始化客户端到服务器端的TCP连接。这对端口便是TcpClient的session，这样就可以保持我们的主端口可以继续接收新的连接请求。从下面的代码中我们可以看到，每一次监听程序都会创建一个新的TcpClien，HttpServer类又会创建一个新的HttpProcessor，然后启动一个线程来操作。HttpServer类中还包含两个抽象方法，你必须实现这两个方法。

  1. public abstract class HttpServer {


  3.     protected int port;

  4.     TcpListener listener;

  5.     bool is_active = true;


  7.     public HttpServer(int port) {

  8.         this.port = port;

  9.     }


  11.     public void listen() {

  12.         listener = new TcpListener(port);

  13.         listener.Start();

  14.         while (is_active) {                

  15.             TcpClient s = listener.AcceptTcpClient();

  16.             HttpProcessor processor = new HttpProcessor(s, this);

  17.             Thread thread = new Thread(new ThreadStart(processor.process));

  18.             thread.Start();

  19.             Thread.Sleep(1);

  20.         }

  21.     }


  23.     public abstract void handleGETRequest(HttpProcessor p);

  24.     public abstract void handlePOSTRequest(HttpProcessor p, StreamReader inputData);

  25. }

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这样，一个新的tcp连接就在自己的线程中被HttpProcessor处理了，HttpProcessor的工作就是正确解析HTTP头，并且控制正确实现的抽象方法。下面我们来看看HTTP头的处理过程，HTTP请求的第一行代码如下：

  1. GET /myurl HTTP/1.0

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在设置完process()的输入和输出后，HttpProcessor就会调用parseRequest()方法。

  1. public void parseRequest() {

  2.     String request = inputStream.ReadLine();

  3.     string[] tokens = request.Split(' ');

  4.     if (tokens.Length != 3) {

  5.         throw new Exception("invalid http request line");

  6.     }

  7.     http_method = tokens[0].ToUpper();

  8.     http_url = tokens[1];

  9.     http_protocol_versionstring = tokens[2];


  11.     Console.WriteLine("starting: " + request);

  12. }

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HTTP请求由3部分组成，所以我们只需要用string.Split()方法将它们分割成3部分即可，接下来就是接收和解析来自客户端的HTTP头信息，头信息中的每一行数据是以Key-Value（键-值）形式保存，空行表示HTTP头信息结束标志，我们代码中用readHeaders方法来读取HTTP头信息：

  1. public void readHeaders() {

  2.     Console.WriteLine("readHeaders()");

  3.     String line;

  4.     while ((line = inputStream.ReadLine()) != null) {

  5.         if (line.Equals("")) {

  6.             Console.WriteLine("got headers");

  7.             return;

  8.         }


  10.         int separator = line.IndexOf(':');

  11.         if (separator == -1) {

  12.             throw new Exception("invalid http header line: " + line);

  13.         }

  14.         String name = line.Substring(0, separator);

  15.         int pos = separator + 1;

  16.         while ((pos < line.Length) && (line[pos] == ' ')) {

  17.             pos++; // 过滤掉所有空格

  18.         }


  20.         string value = line.Substring(pos, line.Length - pos);

  21.         Console.WriteLine("header: {0}:{1}",name,value);

  22.         httpHeaders[name] = value;

  23.     }

  24. }

复制代码

这里，我们已经了解了如何处理简单的GET和POST请求，它们分别被分配给正确的handler处理程序。在本例中，发送数据的时候有一个棘手的问题需要处理，那就是请求头信息中包含发送数据的长度信息content-length，当我们希望子类HttpServer中的handlePOSTRequest方法能够正确处理数据时，我们需要将数据长度content-length信息一起放入数据流中，否则发送端会因为等待永远不可能到达的数据和阻塞等待。我们用了一种看起来不那么优雅但非常有效的方法来处理这种情况，即将数据发送给POST处理方法前先把数据读入到MemoryStream中。这种做法不太理想，原因如下：如果发送的数据很大，甚至是上传一个文件，那么我们将这些数据缓存在内存就不那么合适甚至是不可能的。理想的方法是限制post的长度，比如我们可以将数据长度限制为10MB。

这个简易版HTTP服务器另一个简化的地方就是content-type的返回值，在HTTP协议中，服务器总是会将数据的MIME-Type发送给客户端，告诉客户端自己需要接收什么类型的数据。在writeSuccess()方法中，我们看到，服务器总是发送text/html类型，如果你需要加入其他的类型，你可以扩展这个方法。