HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超级文本传输协议）是网络应用层的协议，建立在TCP/IP基础上。HTTP使用可靠的TCP连接，默认端口是80端口。HTTP的第1个版本是HTTP/0.9，后来发展到了HTTP/1，现在最新的版本是HTTP/2。值得注意的是，在目前的实际运用中，HTTP/2并没有完全取代HTTP/1，而是这两种协议在网络上并存，也就是说，许多Web服务器和浏览器之间既可以通过HTTP/1通信，也可以通过HTTP/2通信。

HTTP/1.1对应的RFC文档为RFC2616，它对HTTP/1.1做了详细的阐述。HTTP/2对应的RFC文档为RFC7540，它对HTTP/2协议做了详细的阐述。

HTTP基于客户/服务器模式，客户端主动发出HTTP请求，服务器接收HTTP请求，返回HTTP响应结果。HTTP对HTTP请求以及响应的格式做了明确的规定。

1、Htpp简介

当用户打开浏览器，输入一个URL地址，就能接收到远程HTTP服务器发送过来的网页。浏览器就是最常见的HTTP客户程序。如下图所示，HTTP客户程序必须先发出一个HTTP请求，然后才能接收到来自HTTP服务器的响应。

HTTP客户程序和HTTP服务器分别由不同的软件开发商提供，它们都可以用任意的编程语言编写。用VC编写的HTTP客户程序能否与用Java编写的HTTP服务器顺利通信呢？答案是肯定的。HTTP严格规定了HTTP请求和HTTP响应的数据格式，只要HTTP服务器与客户程序都遵守HTTP，就能彼此看得懂对方发送的消息。

1.1、HTTP请求格式

HTTP规定，HTTP请求由3部分构成，分别是：

• 请求方法、URI、HTTP的版本
• 请求头（Request Header）
• 请求正文（Request Content）

下面是一个HTTP请求的例子：

1.请求方式、URI、HTTP的版本

HTTP请求的第1行包括请求方式、URI和协议版本这3项内容，以空格分开：

在以上代码中，“POST” 表示请求方式，“/hello”表示URI，“HTTP/1.1”表示HTTP的版本。

根据HTTP，HTTP请求可以使用多种请求方式，主要包括以下几种：

• GET：这种请求方式最为常见，客户程序通过这种请求方式访问服务器上的一个文档，服务器把文档发送给客户程序。
• POST：客户程序可通过这种方式发送大量信息给服务器。在HTTP请求中除了包含要访问的文档的URI，还包括大量的请求正文，这些请求正文中通常会包含大量HTML表单数据。
• HEAD：客户程序和服务器之间交流一些内部数据，服务器不会返回具体的文档。当使用GET和POST方法时，服务器最后都将特定的文档返回给客户程序。而HEAD请求方式则不同，它仅仅交流一些内部数据，这些数据不会影响用户浏览网页的过程，可以说对用户是透明的。HEAD请求方式通常不单独使用，而是为其他请求方式起辅助作用。一些搜索引擎使用HEAD请求方式来获得网页的标志信息，还有一些HTTP服务器在进行安全认证时，用这个方式来传递认证信息。
• PUT：客户程序通过这种方式把文档上传给服务器。
• DELETE：客户程序通过这种方式来删除远程服务器上的某个文档。客户程序可以利用PUT和DELETE请求方式来管理远程服务器上的文档。

GET和POST请求方式最常用，而PUT和DELETE请求方式并不常用，因而不少HTTP服务器并不支持PUT和DELETE请求方式。

统一资源定位符（Universal Resource Identifier，URI）用于标识要访问的网络资源。在HTTP请求中，通常只要给出相对于服务器的根目录的相对目录即可，因此以“/”开头。

HTTP请求的第1行的最后一部分内容为客户程序使用的HTTP的版本。

2.请求头（Request Header）

请求头包含许多有关客户端环境和请求正文的有用信息。例如，请求头可以声明浏览器的类型、所用的语言、请求正文的类型，以及请求正文的长度等。

3.请求正文（Request Content）

HTTP规定，请求头和请求正文之间必须以空行分割（即只有CRLF符号的行），这个空行非常重要，它表示请求头已经结束，接下来是请求正文。请求正文中可以包含客户以POST方式提交的表单数据。

在以上HTTP请求例子中，请求正文只有一行内容。在实际应用中，HTTP请求的正文可以包含更多的内容。

下面是一个简单的HTTP客户程序，它发送的HTTP请求信息就严格遵守上述规范。

1.2、HTTP响应格式

和HTTP请求相似，HTTP响应也由3部分构成，分别是：

• HTTP的版本、状态代码、描述
• 响应头（Response Header）
• 响应正文（Response Content）

下面是一个HTTP响应的例子：

1.HTTP的版本、状态代码、描述

HTTP响应的第1行包括服务器使用的HTTP的版本、状态代码，以及对状态代码的描述，这3项内容之间以空格分割。在本例中，使用HTTP1.1，状态代码为200，该状态代码表示服务器已经成功地处理了客户端发出的请求。

状态代码是一个3位整数，以1、2、3、4或5开头：

• 1xx：信息提示，表示临时的响应。
• 2xx：响应成功，表明服务器成功的接收了客户端请求。
• 3xx：重定向。
• 4xx：客户端错误，表明客户端可能有问题。
• 5xx：服务器错误，表明服务器由于遇到某种错误而不能响应客户请求。

以下是一些常见的状态代码：

• 200：响应成功。
• 400：错误的请求。客户发送的HTTP请求不正确。
• 404：文件不存在。在服务器上没有客户要求访问的文档。
• 405：服务器不支持客户的请求方式。
• 500：服务器内部错误。

2.响应头（Response Header）

响应头也和请求头一样包含许多有用的信息，例如服务器类型、正文类型和正文长度等。

3.响应正文（Response Content）

响应正文就是服务器返回的具体的文档，最常见的是HTML网页。

HTTP请求头与请求正文之间必须用空行分割，同样，HTTP响应头与响应正文之间也必须用空行分隔。

2、创建非阻塞的HTTP服务器

HTTP服务器的主要任务就是接收HTTP请求，然后发送HTTP响应。下图是我们要介绍的非阻塞的HTTP服务器范例的模型。

在这个对象模型中，HttpServer类是服务器主程序，由它启动服务器。AcceptHandler负责接收客户连接，RequestHandler负责接收客户的HTTP请求，对其解析，然后生成相应的HTTP响应，再把它发送给客户。Request类表示HTTP请求，Response类表示HTTP响应，Content类表示HTTP响应的正文。

2.1、服务器主程序：HttpServer类

HttpServer类是服务器的主程序，仅启用了单个主线程，采用非阻塞模式来接收客户连接，以及收发数据。下面是HttpServer类的源程序。

在HttpServer类的service()方法中，当ServerSocketChannel向Selector注册接收连接就绪事件时，设置了一个AcceptHandler附件：

AcceptHandler类的handle()方法负责处理接收连接就绪事件。当某种事件发生时，HttpServer类的service()方法从SelectionKey中获得Handler附件，然后调用它的handle()方法：

2.2、具有自动增长的缓冲区的ChannelIO类

自定义的ChannelIO类对SocketChannel进行了包装，增加了自动增长缓冲区容量的功能。当调用socketChannel.read(ByteBuffer buffer)方法时，如果buffer已满（即position=limit）,那么即使通道中还有未接收的数据，read方法也不会读取任何数据，而是直接返回0，表示读到了零字节。

为了能读取通道中的所有数据，必须保证缓冲区的容量足够大。在ChannelIO类中，有一个requestBuffer变量，它用来存放客户的HTTP请求数据，当requestBuffer剩余容量已经不足5%，并且还有HTTP请求数据未接收时，ChannelIO会自动扩充requestBuffer的容量，该功能由resizeRequestBuffer()方法完成。

下面是ChannelIO类的源程序，它的read()方法和write()方法利用SocketChannel来接收和发送数据，并且它还提供了实用方法transferTo()，该方法能把文件中的数据发送到SocketChannel中。

2.3、负责处理各种事件的Handler接口

Handler接口负责处理各种事件，它的定义如下：

Handler接口有AcceptHandler和RequestHandler两个实现类。AcceptHandler负责处理接收连接就绪事件，RequestHandler负责处理读就绪和写就绪事件。更确切地说，RequestHandler负责接收客户的HTTP请求，以及发送HTTP响应。

2.4、负责处理接收连接就绪事件的AcceptHandler类

AcceptHandler负责处理接收连接就绪事件。它获得与客户连接的SocketChannel，然后向Selector注册读就绪事件，并且创建了一个RequestHandler，把它作为SelectionKey的附件。当读就绪事件发生时，将由这个RequestHandler来处理该事件。

在以上AcceptHandler的handle()方法中，还创建了一个ChannelIO，RequestHandler与它关联。RequestHandler会利用ChannelIO来接收和发送数据。

2.5、负责接收HTTP请求和发送HTTP响应的RequestHandler类

RequestHandler先通过ChannelIO来接收HTTP请求，当接收到了HTTP请求的所有数据后，就对HTTP请求数据进行解析，创建相应的Request对象，然后依据客户的请求内容，创建相应的Response对象，最后发送Response对象中包含的HTTP响应数据。为了简化程序，RequestHandler仅仅支持GET和HEAD这两种请求方式。

2.6、代表HTTP请求的Request类

RequestHandler通过ChannelIO读取HTTP请求数据时，这些数据被放在requestByteBuffer中。当HTTP请求的所有数据接收完毕，就要对requestByteBuffer中的数据进行解析，然后创建相应的Request对象。Request对象就表示特定的HTTP请求。

本范例仅支持GET和HEAD请求方式，在这两种方式下，HTTP请求没有正文部分，并且以“\r\n\r\n”结尾。Request类有3个成员变量：action、uri和version，它们分别表示HTTP请求中的请求方式、URI和HTTP的版本。下面是Request类的源程序。

2.7、代表HTTP响应的Response类

Response类表示HTTP响应。它有3个成员变量：code、headerBuffer和content，它们分别表示HTTP响应中的状态代码、响应头和正文。Response类的prepare()方法负责准备HTTP响应的响应头和正文内容，send()方法负责发送HTTP响应的所有数据。下面是Response类的源程序：

2.8、代表响应正文的Content接口及其实现类

Response类有一个成员变量content，表示响应正文，它被定义为Content类型。

Content接口表示响应正文，它的定义如下：

Content接口继承了Sendable接口，Sendable接口表示服务器端可发送给客户的内容，它的定义如下：

Content接口有StringContent和FileContent两个实现类。StringContent表示字符串形式的正文，FileContent表示文件形式的正文。例如在RequestHandler类的build()方法中，如果HTTP请求方式不是GET和HEAD，就创建一个包含StringContent的Response对象，否则就创建一个包含FileContent的Response对象。

下面主要介绍FileContent类的实现。FileContent类有一个成员变量fileChannel，它表示读文件的通道。FileContent类的send()方法把fileChannel中的数据发送到ChannelIO的SocketChannel中，如果文件中的所有数据发送完毕，send()方法就返回false。下面是FileContent类的源程序。

2.9、运行HTTP服务器

运行命令“java HttpServer”，就启动了HTTP服务器。在本范例的root目录下存放了各种供浏览器访问的文档，比如login.htm、hello.htm和data.rar文件等。打开IE浏览器，输入URL：http://localhost/login.htm或者http://localhost/data.rar，就能接收到服务器发送过来的相应文档。如果浏览器按照POST方式访问hello.htm，服务器就会返回HTTP405错误，因为本服务器不支持POST方式。

3、总结

HTTP是目前使用非常广泛的应用层协议，它规定了在网络上传输文档（主要是HTML格式的网页）的规则。HTTP的客户程序主要是浏览器。浏览器访问一个远程HTTP服务器上的网页的步骤如下：

• （1）建立与远程服务器的连接。
• （2）发送HTTP请求。
• （3）接收HTTP响应，断开与远程服务器的连接。
• （4）展示HTTP响应中的网页内容。

HTTP服务器必须接收HTTP请求，对它进行解析，然后返回相应的HTTP响应结果。本章创建了一个非阻塞的HTTP服务器，它首先读取HTTP请求，把它们存放在字节缓冲区内，当缓冲区的容量不够时，会扩充它的容量，以保证容纳HTTP请求的所有数据。接着，程序把字节缓冲区内的字节转换为字符串，对其进行解析，获得HTTP请求中的请求方式、URI和协议版本等信息，然后创建相应的HTTP响应，把它发送给客户程序。