文章目录
- 1.HTTP概念
- 2. URL
- urlencode 和 urldecode
- 转义规则
- 3. HTTP的宏观理解
- HTTP的请求
- HTTP的响应
- 4. 见一见HTTP请求和响应
- 请求报头
- 1. 模拟一个简单的响应response
- 响应报头
- 2. 从路径中获取内容
- ReadFile函数的实现
- 3.不同资源进行区分
- 反序列化的实现
- ReadOneLine函数的实现
- ParseRequestLine函数的实现
- 路径path的最终表示
- 4. 同时显示 文字 和 图片
- GetContentType函数的实现
- 5.模拟的完整代码
- wwwroot
- index.html(图片)
- Err.hpp(错误)
- HttpServer.hpp(初始化和启动)
- Log.hpp(日志)
- Main.cc(回调函数调用)
- makefile
- Sock.hpp(TCP套接字)
- Until.hpp
1.HTTP概念
应用层 典型的 协议 HTTP(超文本传输协议)， 它是应用最广泛的协议
作用为：将任意内容拉取到本地浏览器，让浏览器进行解释
客户端client 把自己的"东西" 给别人
同时也想把 别人的"东西" 拿到自己本地
一般称为 CS 模式
http中的网页文本 、图片 、视频、音频 统一称为资源
东西实际上就是资源
2. URL
要访问服务器，就必须知道服务器的IP地址和端口号
需要有一个 域名解析服务
如: baidu.com (域名) 解析成 110.242.68.4(IP地址)
如：QQ官网
https 作为协议
www.qq.com 作为服务器地址
server的端口号不能随意指定，必须是众所周知且不能随便更改的
端口号和成熟的应用层协议是 一 一对应的
https 常用的端口号为443
http 常用的端口号为80
协议名称 和端口号之间是一对一 ，强相关
如：附近着火了，第一时间想起的就是打119 进行救火
由于http是超文本传输协议，就需要告诉别人要访问什么资源
第一个 / 表示 web根目录
第二个 / 表示 路径分隔符
/ / 表示 URL想访问服务器的 什么资源
? 表示区分 URL 左侧 和右侧的分隔符
? 后面跟的都是参数
参数是KV的 ，=左边的 uid 可看作是K ，=右边的 1 可看作V
URL 被称为 统一资源定位符
urlencode 和 urldecode
- 只搜索 ?/#: 这些特殊符号 发现特殊符号被转化为16进制格式数字
因为URL本身用一些字符作为特殊字符，所以在使用特殊字符时，所以特殊符号被转化为16进制格式数字，用来和URL本身的特殊字符进行区分
转化的过程 被称之为 URL的 encode编码，用于解决 URL中特殊符号的问题 这个工作是由浏览器或者客户端 自动做的 - 服务器收到的就为 16进制格式，而不想要16进制格式，想要特殊符号 ，就需要进行 decode编码
转义规则
将需要转码的字符转为 16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY格式
点击查看：自动编码工具
在该网站上可以进行 urlencode 与urlencode 解码
3. HTTP的宏观理解
HTTP的请求
按照完整的说法，HTTP分为四部分
第一部分——请求行
HTTP的请求行，以行为单位，分为三部分 请求方法 URL 协议版本
请求方法： GET/ POST
URL：请求资源
协议版本：http/1.0 http/1.1 http/2.0
三部分之间用空格作为分隔符，把这三部分 分离开
第二部分——请求报头
由 Key:Value 所构成的多行结构
第三部分——空行
\r\n
第四部分——有效载荷
一般是用户可能提交的参数 (可以没有)
HTTP的响应
状态行 分为 协议版本 状态码 状态码描述
三部分之间用空格作为分隔符，把这三部分 分离开
协议版本：http/1.0 http/1.1 http/2.0
状态码： 如404
状态码描述 : 404所对应的含义 如：Not Found
响应报头 也是 由Key:Value 所构成的多行结构
有效载荷 可能是 html /css的文件资源，也可能是请求对应的图片等
4. 见一见HTTP请求和响应
请求报头
当从浏览器输入 主机IP+端口号 ，Linux上显示如下数据
GET / HTTP/1.1
第一行作为 请求行
由 Key Value 构成的 多行结构 作为 请求报头
并没有包含 有效载荷
Host 表示 这次请求给哪台主机，一般为目标服务器的IP地址和端口号
Connection 表示 这次请求的链接模式 长/短链接
Cache-control 表示 双方在通信时 要建立缓存，最大缓存的生存时间默认为0(不缓存)
User_Agent 表示 HTTP请求的客户端信息
Accept_Encodong 表示 作为客户端，能接受的编码和压缩类型
Accept_Language 表示 作为客户端，能接受编码符号
1. 模拟一个简单的响应response
创建一个Main.cc，通过调用 回调函数HandlerHttp的方式来实现整个过程
对于回调函数 HandlerHttp，在是一个完整的http请求报文的前提下，分别将状态行 分隔符 有效载荷 添加到 response响应中，并将 响应返回
有效载荷部分以网页部分呈现的
响应报头
进行文本分析时，按行进行分割读取，直到找到一行是空行，则认为把报头读完了
报头中key 为 Content-Length ，Value 为 Body的长度(有效载荷的长度)
当在Linux上运行程序，并输入端口号时
浏览器上 输入 主机IP+端口号 ，就会使主函数 调用回调函数 打印 this a test
同时Linux会出现如下数据 响应的 状态行 响应报头 空行 有效载荷
由于有效载荷内部分为 图片、视频、音频 资源
为了便于区分 使用 Content_Type ：Body的种类
图片、视频、音频 资源 这些资源本质都是文件
图片的后缀为.png
网页的后缀为.html
视频的后缀为.mp3
Linux资源都要有自己的后缀，需要告诉别人 ，就需要 Content-Type 对照表
若后缀为.html，则 Content-Type 对照表 为 text/html
若后缀为.png，则 Content-Type 对照表 为 image/png
在响应后 添加 网页的Content-Type 对照表 text/html，以及 SEP分隔符
2. 从路径中获取内容
给http维护一个自己的目录，即 wwroot
创建 index.html 里面放入这个网页中的所有资源
创建 Until.hpp
在Until这个类中，创建一个接口 ReadFile 用于读取整个文件内容
第一个参数 path 为指定的路径
第二个参数file_content 表示输出 即文件对应的内容
path表示路径，在wwwroot目录下的index.html中获取文件
将获取到的文件交给 字符串body
ReadFile函数的实现
1. 获取文件本身的大小
输入 man 2 stat
对指定的文件路径，获取它的struct stat 属性
成功返回0，失败返回-1
st_size 表示这个文件 按字节为单位的大小
st_mode: 匹配很多的宏
2. 调整string的空间 保证能够把文件全部放下
开辟size大小个空间
3. 读取
O_RDONLY 读取
path作为路径，可以找到对应 index.html的内容，再将内容传给body字符串中，作为有效载荷
3.不同资源进行区分
只有是请求，无脑响应的都是这些资源
若请求到不同的资源，应该加以区分
用户想要什么就给他什么，没有就返回404
把request 进行处理，进行反序列化，由字符串信息变成结构化字段
创建一个 HttpRequest 结构体
里面包含 状态行的请求方法、URL、请求版本以及请求报头
URL作为请求资源，所以将 path替换成 req.url_ 即可
反序列化的实现
在主函数Main.cc中
创建ReadOneLine函数，将message中的第一行的请求行取出
创建 ParseRequestLine函数，将 请求行解析成 请求方法、URL、协议版本
两个函数都在Util.hpp中实现
ReadOneLine函数的实现
加上static修饰，是为了防止有隐藏的this指针存在
使用find函数寻找sep分隔符，若找到则返回pos位置的下标
使用substr函数 取出[0,pos]区间的子串 作为返回值
使用 erase函数 将下标从0开始 删除 pos+sep.size()个字符
ParseRequestLine函数的实现
sstream 流 按照空格作为分隔符，打印到三个string中
路径path的最终表示
路径path是需要加上 web根目录的
所以定义一个web根目录 webRoot
在使用请求时，先在路径path中 加入web根目录 ，再添加对应的 URL(请求资源)
4. 同时显示 文字 和 图片
点击查看:石榴花图片
在wwwroot中 创建 image文件，并进入inmage中
wget ：远程获取资源的命令
使用 wget + 图片地址，获取图片
使用 mv 指令 ，将 原图片名字改为 1.jpg
此时在vscode中的 image 文件中，就可以显示图片了
一张网页包含很多要素资源，如：图片 文字 视频
每一个资源都要发起一次http请求
在浏览器中搜索 w3cschool
在HTML教程中，找到HTML图像，其中寻找到 替换文本属性
第一个/表示 web根目录 即wwwroot
在wwroot目录下找到image文件中的 1.jpg
若获取图片失败，则会显示文字 这是一张石榴花图片
由于这次资源既包含文字 又包含图片，所以类型不同，需要处理 Content-Type (body的种类)
添加成员变量，判断 要访问的是什么资源(如：图片 文字)
在反序列化函数中 使用 rfind 函数 ，从后往前 查找 字符 . ，再使用substr 函数 从下标 pos开始取len个字符
若没有给len，则一直取到path_字符串结束
在HandlerHttp函数的 使用请求中
将 Content-Type (body的种类) 进行封装成 一个GetContentType的接口
GetContentType函数的实现
若后缀为.html，则 Content-Type 对照表 为 text/html
若后缀为.css，则 Content-Type 对照表 为 test/css
若后缀为.js，则 Content-Type 对照表 为 application/x-javascript
若后缀为.png，则 Content-Type 对照表 为 image/png
若后缀为.jpg，则 Content-Type 对照表 为 image/jpeg
在浏览器 输入 主机IP+端口号 ，发现图片并没有显示，而且出现了乱码
网页必须指明编码格式，否则就会出现乱码
所以修改index.html的内容
再次输入 主机IP 和端口号 就可以同时显示 文字 和图片了
5.模拟的完整代码
wwwroot
index.html(图片)
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charest="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width" ,initial-scale=1.0">
<title>Document</title>
</head>
<body>
<h1>this is a test </h1>
<h1>this is a test </h1>
<h1>this is a test </h1>
<h1>this is a test </h1>
<img src="/image/1.jpg" alt="这是一张石榴花图片">
</body>
</html>
Err.hpp(错误)
#pragma once
enum
{
USAGE_ERR=1,
SOCKET_ERR,//2
BIND_ERR,//3
LISTEN_ERR,//4
SETSID_ERR,//5
OPEN_ERR//6
};
HttpServer.hpp(初始化和启动)
#include<iostream>
#include<string>
#include<pthread.h>
#include<functional>
#include"Sock.hpp"
static const uint16_t defaultport=8888;//默认端口号
class HttpServer;
//定义 func_t 类型 为 返回值为string 参数为string的包装器
using func_t =std::function<std::string( std::string&)>;
class ThreadData
{
public:
ThreadData(int sock,std::string ip,const uint16_t& port,HttpServer*tsvrp)//构造
:_sock(sock),_ip(ip),_port(port),_tsvrp(tsvrp)
{}
~ThreadData()
{}
public:
int _sock;//套接字
HttpServer *_tsvrp;//指针指向Tcp服务器
std::string _ip;
uint16_t _port;
};
class HttpServer
{
public:
HttpServer(func_t f,int port= defaultport)
:func(f),port_(port)
{}
void InitServer()//初始化
{
listensock_.Socket();//创建套接字
listensock_.Bind(port_);//绑定
listensock_.Listen();//监听
}
void HandlerHttpRequest(int sock)//
{
char buffer[4096];
std::string request;
//将套接字的数据读取到buffer中
ssize_t s=recv(sock,buffer,sizeof(buffer)-1,0);
if(s>0)//读取成功
{
buffer[s]=0;//将'\0'赋值给buffer中
request=buffer;
std::string response =func(request);//回调函数 将request变为response
send(sock,response.c_str(),response.size(),0);//发送 将respnse中的内容 发送到sock套接字中
}
else
{
//读取失败
logMessage(Info,"client quit ...");//打印日志
}
}
static void* threadRoutine(void *args)
{
//线程分离 若不关心线程返回值 则提前告诉它 要进行分离
pthread_detach(pthread_self());
ThreadData* td=(ThreadData*)args;
td->_tsvrp->HandlerHttpRequest(td->_sock);
close(td->_sock);
delete td;
return nullptr;
}
void Start()//启动
{
for(;;)
{
std::string clientip;
uint16_t clientport;
int sock=listensock_.Accept(&clientip,&clientport);//获取客户端IP和端口号
if(sock<0)
{
continue;
}
pthread_t tid;
ThreadData *td =new ThreadData(sock,clientip,clientport,this);
pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,td);
}
}
~HttpServer()
{}
private:
int port_; //端口号
Sock listensock_;//套接字
func_t func; //包装器类型的回调函数
};
Log.hpp(日志)
#pragma once
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdarg>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<time.h>
const std::string filename="tecpserver.log";
//日志等级
enum{
Debug=0, // 用于调试
Info , //1 常规
Warning, //2 告警
Error , //3 一般错误
Tatal , //4 致命错误
Uknown//未知错误
};
static std::string tolevelstring(int level)//将数字转化为字符串
{
switch(level)
{
case Debug : return "Debug";
case Info : return "Info";
case Warning : return "Warning";
case Error : return "Error";
case Tatal : return "Tatal";
default: return "Uknown";
}
}
std::string gettime()//获取时间
{
time_t curr=time(nullptr);//获取time_t
struct tm *tmp=localtime(&curr);//将time_t 转换为 struct tm结构体
char buffer[128];
snprintf(buffer,sizeof(buffer),"%d-%d-%d %d:%d:%d",tmp->tm_year+1900,tmp->tm_mon+1,tmp->tm_mday,
tmp->tm_hour,tmp->tm_min,tmp->tm_sec);
return buffer;
}
void logMessage(int level, const char*format,...)
{
//日志左边部分的实现
char logLeft[1024];
std::string level_string=tolevelstring(level);
std::string curr_time=gettime();
snprintf(logLeft,sizeof(logLeft),"%s %s %d",level_string.c_str(),curr_time.c_str());
//日志右边部分的实现
char logRight[1024];
va_list p;//p可以看作是1字节的指针
va_start(p,format);//将p指向最开始
vsnprintf(logRight,sizeof(logRight),format,p);
va_end(p);//将指针置空
//打印日志
printf("%s%s\n",logLeft,logRight);
//保存到文件中
FILE*fp=fopen( filename.c_str(),"a");//以追加的方式 将filename文件打开
//fopen打开失败 返回空指针
if(fp==nullptr)
{
return;
}
fprintf(fp,"%s%s\n",logLeft,logRight);//将对应的信息格式化到流中
fflush(fp);//刷新缓冲区
fclose(fp);
}
Main.cc(回调函数调用)
#include<vector>
#include<memory>
#include"HttpServer.hpp"
#include"Util.hpp"
using namespace std;
const std::string SEP="\r\n";
const std::string defaultHomePage ="index.html";//默认首页
const std::string webRoot="./wwwroot";//web根目录
class HttpRequest
{
public:
HttpRequest()
:path_(webRoot)
{}
~HttpRequest()
{}
void Print()
{
logMessage(Debug,"method:%s,url:%s,version:%s",method_.c_str(),url_.c_str(),httpVersion_.c_str());
/*for(const auto&line:body_)
{
logMessage(Debug,"-%s",line.c_str());
}
*/
logMessage(Debug,"path:%s",path_.c_str());
logMessage(Debug,"suffix:%s",suffix_.c_str());
}
public:
std::string method_;//请求方法
std::string url_; //URL
std::string httpVersion_;//请求版本
std::vector<std::string> body_;//请求报头
std::string path_; //想要访问的资源
std::string suffix_;//后缀 用于判断访问是什么资源
};
//反序列化 将字符串转化为 HttpRequest结构体
HttpRequest Deserialize(std::string &message)
{
HttpRequest req;
std::string line=Util::ReadOneLine(message,SEP);//在message中根据分隔符读走状态行
//将请求行分为 请求方法 URL 协议版本
Util::ParseRequestLine(line,&req.method_,&req.url_,&req.httpVersion_);//解析请求行
logMessage(Info,"method:%s,url:%s,version:%s",req.method_.c_str(),req.url_.c_str(),req.httpVersion_.c_str());
//将状态行处理后，剩余请求报头，每一次取一行 将其放入body中
while(!message.empty())
{
line=Util::ReadOneLine(message,SEP);
req.body_.push_back(line);
}
req.path_ += req.url_; //path_在构造时，已经默认为web根目录了，所以只需加上资源即可
//只有一个'/'，需加上默认首页
if(req.path_[req.path_.size()-1]=='/')
{
req.path_+= defaultHomePage;
}
auto pos=req.path_.rfind(".");
if( pos==std::string::npos)//没找到
{
req.suffix_=".html";//默认为html
}
else
{
req.suffix_=req.path_.substr(pos);
}
return req;
}
std::string GetContentType(std::string &suffix)//判断是哪一种资源的后缀
{
std::string content_type =" Content-Type: ";
if(suffix==".html"|| suffix==".htm")
{
content_type+="text/html";
}
else if(suffix==".css ")
{
content_type+="text/css";
}
else if(suffix==".js")
{
content_type+="application/x-javascript";
}
else if(suffix==".png")
{
content_type+="image/png";
}
else if(suffix==".jpg")
{
content_type+="image/jpeg";
}
else
{}
return content_type+SEP;
}
std::string HandlerHttp( std::string &message)//回调函数的实现
{
//1.读取请求
//request 一定是一个完整的http请求报文
//给别人返回的 http response
cout<<"---------------------------"<<endl;
//2.反序列化和分析请求
HttpRequest req = Deserialize(message);
req.Print();
//3.使用请求
std::string body;//有效载荷
Util::ReadFile(req.path_,&body);//将path路径中的内容交给body字符串中
//做一次响应
//状态行 : 协议版本 状态码 状态码描述
//200表示请求是正确的
std::string response="HTTP/1.0 200 OK"+SEP;//状态码
//Content-Length获取有效载荷长度
response+="Content-Length: "+std::to_string(body.size())+SEP;//响应报头
response+=GetContentType(req.suffix_);
response += SEP; //分隔符
response += body; //有效载荷
return response;
}
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=2)
{
exit(USAGE_ERR);
}
uint16_t port=atoi(argv[1]);
std::unique_ptr<HttpServer> tsvr(new HttpServer(HandlerHttp,port));
tsvr->InitServer();
tsvr->Start();
return 0;
}
makefile
httserver:Main.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY:clean
clean:
rm -f httserver
Sock.hpp(TCP套接字)
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include"Log.hpp"
#include"Err.hpp"
static const int gbacklog=32;
static const int defaultfd=-1;
class Sock
{
public:
Sock() //构造
:_sock(defaultfd)
{
}
void Socket()//创建套接字
{
_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(_sock<0)//套接字创建失败
{
logMessage( Tatal,"socket error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
exit(SOCKET_ERR);
}
}
void Bind(uint16_t port)//绑定
{
struct sockaddr_in local;
memset(&local,0,sizeof(local));//清空
local.sin_family=AF_INET;//16位地址类型
local.sin_port= htons(port); //端口号
local.sin_addr.s_addr= INADDR_ANY;//IP地址
//若小于0，则绑定失败
if(bind(_sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
{
logMessage( Tatal,"bind error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
exit(BIND_ERR);
}
}
void Listen()//将套接字设置为监听状态
{
//小于0则监听失败
if(listen(_sock,gbacklog)<0)
{
logMessage( Tatal,"listen error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
exit(LISTEN_ERR);
}
}
int Accept(std::string *clientip,uint16_t * clientport)//获取连接
{
struct sockaddr_in temp;
socklen_t len=sizeof(temp);
int sock=accept(_sock,(struct sockaddr*)&temp,&len);
if(sock<0)
{
logMessage(Warning,"accept error,code:%s,errstring:%s",errno,strerror(errno));
}
else
{
//inet_ntoa 4字节风格IP转化为字符串风格IP
*clientip = inet_ntoa(temp.sin_addr) ; //客户端IP地址
//ntohs 网络序列转主机序列
*clientport= ntohs(temp.sin_port);//客户端的端口号
}
return sock;//返回新获取的套接字
}
int Connect(const std::string&serverip,const uint16_t &serverport )//发起链接
{
struct sockaddr_in server;
memset(&server,0,sizeof(server));//清空
server.sin_family=AF_INET;//16位地址类型
server.sin_port=htons(serverport);//端口号
//inet_addr 字符串风格IP转化为4字节风格IP
server.sin_addr.s_addr=inet_addr(serverip.c_str());//IP地址
//成功返回0，失败返回-1
return connect(_sock, (struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
}
int Fd()
{
return _sock;
}
void Close()
{
if(_sock!=defaultfd)
{
close(_sock);
}
}
~Sock()//析构
{
}
private:
int _sock;
};
Until.hpp
#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sstream>
#include"Log.hpp"
class Util
{
public:
static bool ReadFile(const std::string &path,std::string *fileContent )//读取整个文件内容
{
//1.获取文件本身的大小
struct stat st;//定义一个struct stat 类型的结构体
int n=stat(path.c_str(),&st);
if(n<0)//读取失败
{
return false;
}
int size = st.st_size;
//2.调整string的空间
fileContent->resize(size);
//3.读取
int fd=open(path.c_str(),O_RDONLY);
if(fd<0)//读取失败
{
return false;
}
read(fd,(char*)fileContent->c_str(),size);//从文件fd中读取，放到fileContent
close(fd);
logMessage( Info,"read file %s done ",path.c_str());
return true;
}
//在message中根据分隔符取出状态行
static std::string ReadOneLine( std:: string &message,const std::string &sep)
{
auto pos=message.find(sep);//查找sep分隔符,找到则返回pos位置的下标
while(pos==std::string::npos)//没找到
{
return "";
}
std::string s=message.substr(0,pos);//取[0,pos]区间作为子串
message.erase(0,pos+sep.size());从下标为0处开始 删除pos+sep.size()个字符
return s;
}
//将请求行分=解析为 请求方法 URL 协议版本
static bool ParseRequestLine(const std::string &line,std::string * method,std::string *url,std::string *httpVersion)
{
//以空格为单位，对内容做提取
std::stringstream ss(line);
ss >> *method >> *url >> *httpVersion;
return true;
}
};
