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C#實作一個最簡單的HTTP伺服器

伊谢尔伦

Nov 24, 2016 am 11:48 AM

c#http伺服器

　簡介

　　本文用C#實現了一個最簡單的HTTP伺服器類，你可以將它嵌入到自己的專案中，或者也可以閱讀程式碼來學習關於HTTP協定的知識。

　背景

　　高效能的WEB應用一般都架設在強大的WEB伺服器上，例如IIS, Apache, 和Tomcat。然而，HTML是非常靈活的UI標記語言，也就是說任何應用程式和後端服務都可以提供HTML的生成支援。在這個小小的例子中，像IIS,、Apache這樣的伺服器消耗的資源太大了，我們需要自己實作一個簡單的HTTP伺服器，將它嵌入到我們的應用中用來處理WEB請求。我們只需要一個類別就可以實現了，很簡單。

　程式碼實作

　　首先我們來回顧一下如何使用類，然後我們再來分析實現的具體細節。這裡我們創建了一個繼承於HttpServer的類，並實現了handleGETRequest 和handlePOSTRequest 這兩個抽象方法：

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 id="test-nbsp-server">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 id="test-nbsp-server">test server</h1>");
        p.outputStream.WriteLine("<a href=/test>return</a><p>");
        p.outputStream.WriteLine("postbody: <pre class="brush:php;toolbar:false">{0}

", data); } }

當開始處理一個簡單的請求時，我們需要單獨啟動一個線程來監聽一個端口，比如8080端口：

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

如果你編譯運行這個項目，你會在瀏覽器http://localhost:8080位址下看到頁面上產生的範例內容。讓我們來簡單來看看這個HTTP伺服器引擎是怎麼實現的。

　　這個WEB伺服器由兩個元件構成，一個是負責啟動TcpListener來監聽指定連接埠的HttpServer類，並且用AcceptTcpClient()方法循環處理TCP連線請求，這是處理TCP連線的第一步。然後請求到達“已指定“的端口，接著就會創建一對新的端口，用來初始化客戶端到伺服器端的TCP連接。這對連接埠便是TcpClient的session，這樣就可以保持我們的主連接埠可以繼續接收新的連線請求。從下面的程式碼我們可以看到，每個監聽程式都會建立一個新的TcpClien，HttpServer類別又會建立一個新的HttpProcessor，然後啟動一個執行緒來操作。 HttpServer類別中還包含兩個抽象方法，你必須實作這兩個方法。

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);
}

　這樣，一個新的tcp連接就在自己的線程中被HttpProcessor處理了，HttpProcessor的工作就是正確解析HTTP頭，並且控制正確實現的抽象方法。下面我們來看看HTTP頭的處理過程，HTTP請求的第一行程式碼如下：

GET /myurl HTTP/1.0

在設定process()的輸入和輸出後，HttpProcessor就會呼叫parseRequest()方法。

public void parseRequest() {
    String request = inputStream.ReadLine();
    string[] tokens = request.Split(&#39; &#39;);
    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請求由3部分組成，所以我們只需要用string.Split()方法將它們分割成3部分即可，接下來就是接收和解析來自客戶端的HTTP頭訊息，頭資訊中的每一行資料是以Key-Value（鍵-值）形式保存，空行表示HTTP頭資訊結束標誌，我們程式碼中用readHeaders方法來讀取HTTP頭資訊：

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(&#39;:&#39;);
        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] == &#39; &#39;)) {
            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;
    }
}

　到這裡，我們已經了解如何處理簡單的GET和POST請求，它們分別被分配給正確的handler處理程序。在本例中，發送資料的時候有一個棘手的問題需要處理，那就是請求頭資訊中包含發送資料的長度資訊content-length，當我們希望子類別HttpServer中的handlePOSTRequest方法能夠正確處理資料時，我們需要將資料長度content-length資訊一起放入資料流中，否則發送端會因為等待永遠不可能到達的資料和阻斷而等待。我們用了一種看起來不那麼優雅但非常有效的方法來處理這種情況，即將資料發送給POST處理方法前先把資料讀入到MemoryStream中。這種做法不太理想，原因如下：如果發送的資料很大，甚至是上傳一個文件，那麼我們將這些資料緩存在記憶體中就不那麼合適甚至是不可能的。理想的方法是限制post的長度，例如我們可以將資料長度限制為10MB。

　　這個簡易版HTTP伺服器另一個簡化的地方就是content-type的回傳值，在HTTP協定中，伺服器總是會將資料的MIME-Type傳送給客戶端，告訴客戶端自己需要接收什麼類型的資料。在writeSuccess()方法中，我們看到，伺服器總是會傳送text/html類型，如果你需要加入其他的類型，你可以擴充這個方法。

陳述

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