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C#实现一个最简单的HTTP服务器

本文由码农网 – 小峰原创翻译,转载请看清文末的转载要求,欢迎参与我们的付费投稿计划

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 handlePOSTRequest  这两个抽象方法:

public class MyHttpServer : HttpServer {
    public MyHttpServer(int port)
        : base(port) {
    }
    public override void handleGETRequest(HttpProcessor p) {
        Console.WriteLine("request: {0}", p.http_url);
        p.writeSuccess();
        p.outputStream.WriteLine("<html><body><h1>test server</h1>");
        p.outputStream.WriteLine("Current Time: " + DateTime.Now.ToString());
        p.outputStream.WriteLine("url : {0}", p.http_url);

        p.outputStream.WriteLine("<form method=post action=/form>");
        p.outputStream.WriteLine("<input type=text name=foo value=foovalue>");
        p.outputStream.WriteLine("<input type=submit name=bar value=barvalue>");
        p.outputStream.WriteLine("</form>");
    }

    public override void handlePOSTRequest(HttpProcessor p, StreamReader inputData) {
        Console.WriteLine("POST request: {0}", p.http_url);
        string data = inputData.ReadToEnd();

        p.outputStream.WriteLine("<html><body><h1>test server</h1>");
        p.outputStream.WriteLine("<a href=/test>return</a><p>");
        p.outputStream.WriteLine("postbody: <pre>{0}</pre>", data);
    }
}

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:

HttpServer httpServer = new MyHttpServer(8080);
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(httpServer.listen));
thread.Start();

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。

public abstract class HttpServer {

    protected int port;
    TcpListener listener;
    bool is_active = true;

    public HttpServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    public void listen() {
        listener = new TcpListener(port);
        listener.Start();
        while (is_active) {                
            TcpClient s = listener.AcceptTcpClient();
            HttpProcessor processor = new HttpProcessor(s, this);
            Thread thread = new Thread(new ThreadStart(processor.process));
            thread.Start();
            Thread.Sleep(1);
        }
    }

    public abstract void handleGETRequest(HttpProcessor p);
    public abstract void handlePOSTRequest(HttpProcessor p, StreamReader inputData);
}

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:

GET /myurl HTTP/1.0

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

public void parseRequest() {
    String request = inputStream.ReadLine();
    string[] tokens = request.Split(' ');
    if (tokens.Length != 3) {
        throw new Exception("invalid http request line");
    }
    http_method = tokens[0].ToUpper();
    http_url = tokens[1];
    http_protocol_versionstring = tokens[2];

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

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:

public void readHeaders() {
    Console.WriteLine("readHeaders()");
    String line;
    while ((line = inputStream.ReadLine()) != null) {
        if (line.Equals("")) {
            Console.WriteLine("got headers");
            return;
        }

        int separator = line.IndexOf(':');
        if (separator == -1) {
            throw new Exception("invalid http header line: " + line);
        }
        String name = line.Substring(0, separator);
        int pos = separator + 1;
        while ((pos < line.Length) && (line[pos] == ' ')) {
            pos++; // 过滤掉所有空格
        }

        string value = line.Substring(pos, line.Length - pos);
        Console.WriteLine("header: {0}:{1}",name,value);
        httpHeaders[name] = value;
    }
}

到这里,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。

译文链接:http://www.codeceo.com/article/csharp-simple-http-server.html
英文原文:Simple HTTP Server in C#
翻译作者:码农网 – 小峰
转载必须在正文中标注并保留原文链接、译文链接和译者等信息。]

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网友评论4

  1. [good]

    胡佳佳2015-05-20 19:35 回复
  2. 那个httpprocessor()是什么?是自己又写的一个类吗?

    音乐~2015-08-06 09:52 回复
  3. 这种东西有实际应用的必要吗,真正做web服务器也不可能像这样去做吧,只能说练练手还行。

    天涯海阁2016-05-02 11:12 回复
  4. 直接继承了HttpServer 这个class,那还有什么意思

    festone0002017-03-02 23:32 回复