一、HTTP協(xié)議簡單介紹

1.1 什么是HTTP協(xié)議

HTTP（超文本傳輸協(xié)議）是一種用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用層協(xié)議。它是一種無狀態(tài)協(xié)議，即服務(wù)器不會保留與客戶端的任何連接狀態(tài)信息，每個請求都被視為一個獨立的事務(wù)。

假設(shè)你使用Web瀏覽器（例如Chrome）訪問一個網(wǎng)頁。當(dāng)你在瀏覽器中輸入網(wǎng)址并按下"Enter"鍵時，瀏覽器會向服務(wù)器發(fā)送一個HTTP請求。你也可以理解為HTTP協(xié)議是在客戶端（瀏覽器）和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)（約定）。

1.2 再次理解協(xié)議

協(xié)議是指在通信過程中，參與方之間所達成的一種約定或規(guī)范。在網(wǎng)絡(luò)通信中，協(xié)議是用來定義數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則和通信方式的一組規(guī)范。

具體來說，基于HTTP協(xié)議，它定義了客戶端（例如Web瀏覽器）和服務(wù)器之間進行通信時所需遵循的規(guī)范。

??HTTP協(xié)議主要包含以下幾個方面的規(guī)定：

1. 請求方式：HTTP協(xié)議定義了一系列的請求方法，如GET、POST、PUT、DELETE等，用于告知服務(wù)器進行何種操作。

2. 請求和響應(yīng)格式：HTTP協(xié)議規(guī)定了請求消息和響應(yīng)消息的格式。請求消息由請求行、請求頭部和請求正文組成，而響應(yīng)消息由狀態(tài)行、響應(yīng)頭部和響應(yīng)正文組成。

3. 狀態(tài)碼：HTTP協(xié)議定義了一系列的狀態(tài)碼，用于表示服務(wù)器對請求的處理結(jié)果。例如，200表示成功、404表示資源未找到、500表示服務(wù)器內(nèi)部錯誤等。

4. 頭部信息：HTTP協(xié)議通過頭部字段來攜帶各種元數(shù)據(jù)，例如Content-Type用于指示請求或響應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，Content-Length表示消息正文的長度等。

5. 連接管理：HTTP協(xié)議還定義了一些機制用于管理連接，如持久連接（keep-alive）允許多個請求和響應(yīng)復(fù)用同一個TCP連接，以減少連接建立的開銷。

二、HTTP請求

2.1 HTTP的工作過程

我們不妨先來了解一下HTTP的工作過程。當(dāng)你在瀏覽器中輸入一個網(wǎng)址并按下"Enter"鍵時，瀏覽器就會向服務(wù)器發(fā)送一個HTTP請求。請求時，瀏覽器會給服務(wù)器發(fā)送請求報文。當(dāng)服務(wù)器收到請求后，它會根據(jù)請求報文進行相應(yīng)的處理，并生成一個HTTP響應(yīng)（響應(yīng)報文）返回給瀏覽器。一個請求再加一個回應(yīng)，就完成了客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸與交互。

上述講述的都是概念。下面我們結(jié)合一段代碼來理解。在看代碼之前，強調(diào)一下HTTP 是一種應(yīng)用層協(xié)議，是基于?TCP/IP 通信協(xié)議來傳遞數(shù)據(jù)的。具體也可看下圖：

demo代碼

首先我們需要基于套接字實現(xiàn)一個服務(wù)端HttpServer.hpp：

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include "Sock.hpp"class HttpServer
{
public:using func_t = std::function<void(int)>;private:Sock _serverSock;int _sock;std::string _ip;uint16_t _port;func_t _func;public:HttpServer(uint16_t port, func_t func, std::string ip = "0.0.0.0"):_port(port),_func(func),_ip(ip){_sock = _serverSock.Socket();_serverSock.Bind(_sock, _port, _ip);_serverSock.Listen(_sock);}void start(){signal(SIGCHLD, SIG_IGN);while(true){std::string clientIP;uint16_t clientPort = 0;int sockfd = _serverSock.Accept(_sock, &clientIP, &clientPort);if(sockfd < 0)continue;if(fork() == 0){close(_sock);_func(sockfd);close(sockfd);exit(0);}close(sockfd);}}~HttpServer(){if(_sock >= 0) close(_sock);}
};

下面是對套接字操作的封裝代碼Sock.hpp：

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
#include <memory>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <ctype.h>
#include "LogTest.hpp"class Sock
{
private:const static int gbacklog = 20;public:Sock() {}int Socket(){int listensock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (listensock < 0){LogMessage(FATAL, "create socket error, %d:%s", errno, strerror(errno));exit(2);}LogMessage(NORMAL, "create socket success, listensock: %d", listensock);return listensock;}void Bind(int sock, uint16_t port, std::string ip = "0.0.0.0"){struct sockaddr_in local;memset(&local, 0, sizeof local);local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(port);inet_pton(AF_INET, ip.c_str(), &local.sin_addr);if (bind(sock, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) < 0){LogMessage(FATAL, "bind error, %d:%s", errno, strerror(errno));exit(3);}}void Listen(int sock){if (listen(sock, gbacklog) < 0){LogMessage(FATAL, "listen error, %d:%s", errno, strerror(errno));exit(4);}LogMessage(NORMAL, "init server success");}// 一般經(jīng)驗// const std::string &: 輸入型參數(shù)// std::string *: 輸出型參數(shù)// std::string &: 輸入輸出型參數(shù)int Accept(int listensock, std::string *ip, uint16_t *port){struct sockaddr_in src;socklen_t len = sizeof(src);int servicesock = accept(listensock, (struct sockaddr *)&src, &len);if (servicesock < 0){LogMessage(ERROR, "accept error, %d:%s", errno, strerror(errno));return -1;}if(port) *port = ntohs(src.sin_port);if(ip) *ip = inet_ntoa(src.sin_addr);return servicesock;}bool Connect(int sock, const std::string &server_ip, const uint16_t &server_port){struct sockaddr_in server;memset(&server, 0, sizeof(server));server.sin_family = AF_INET;server.sin_port = htons(server_port);server.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip.c_str());if(connect(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) == 0) return true;else return false;}~Sock() {}
};

下面我們要做的就是啟動服務(wù)器，然后用Web瀏覽器訪問我們所啟動的服務(wù)器，這時候是瀏覽器向我們所寫的服務(wù)器發(fā)送請求。根據(jù)上述HTTP協(xié)議的工作過程，這時候會像服務(wù)器發(fā)送一個請求報文。我們啟動服務(wù)器HTTPServer.cc：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>
#include <fstream>#include "Util.hpp"
#include "HttpServer.hpp"void Usage(std::string name)
{std::cout << "\nUsage :" << name << " Port\n" << std::endl;
}void HandlerHttpRequest(int sockfd)
{// 1. 讀取請求 for testchar buffer[10240];ssize_t s = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);if (s > 0){buffer[s] = 0;std::cout << buffer << "--------------------\n" << std::endl;}}int main(int argc, char* argv[])
{if(argc != 2){Usage(argv[0]);exit(0);}std::unique_ptr<HttpServer> httpServer(new HttpServer(atoi(argv[1]),                 HandlerHttpRequest));httpServer->start();return 0;
}

運行結(jié)果：

我們看到確實我們所寫的服務(wù)器發(fā)送了一些信息。該信息就是請求報文。但發(fā)現(xiàn)無法打開此頁面，是因為我們并沒有向瀏覽器發(fā)送任何響應(yīng)數(shù)據(jù)。接下來我們詳細了解一下HTTP的請求。

2.2 URL介紹

?URL（Uniform Resource Locator）是用于標(biāo)識和定位互聯(lián)網(wǎng)上資源的字符串。URL由多個組件構(gòu)成，包括協(xié)議、域名（或IP地址）、端口號、路徑和查詢參數(shù)等。

下面是一個示例URL：http://www.example.com:8080/path/to/resource?param1=value1&param2=value2

解釋：

• 協(xié)議：URL的第一部分是協(xié)議，這里是"http"。協(xié)議指定了瀏覽器與服務(wù)器之間的通信規(guī)則，常見的有HTTP和HTTPS。
• 域名（或IP地址）：在示例中，域名是"www.example.com"。域名是用于標(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)上特定站點的字符串，也可以使用IP地址來代替。
• 端口號：示例中的端口號是"8080"。默認情況下，HTTP使用80端口，HTTPS使用443端口，但可以使用不同的端口號來訪問特定的服務(wù)。
• 路徑：路徑指定了在服務(wù)器上資源的位置，示例中是"/path/to/resource"。路徑可以是文件、目錄或其他資源的位置。
• 查詢參數(shù)：在示例中，查詢參數(shù)是"?param1=value1&param2=value2"。查詢參數(shù)用于向服務(wù)器傳遞額外的信息，以便執(zhí)行特定的操作或獲取特定的結(jié)果。

平時我們俗稱的 "網(wǎng)址" ，其實就是說的 URL。?具體也可看下圖：

域名就是服務(wù)器地址。瀏覽器會對域名進行解析，解析后就會轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的地址。一個服務(wù)器地址，再加上端口號，這就標(biāo)示了該服務(wù)器的唯一進程。端口號后面用? ‘ / ’ 分隔的就是我們所請求資源在該服務(wù)器上的路徑。

2.3?HTTP 請求格式

服務(wù)器收到一個HTTP請求后，請求格式如下：

1. 請求行：瀏覽器發(fā)送的第一部分是請求行，它包含了請求的方法（例如GET）、要訪問的資源路徑（例如/index.html）以及使用的HTTP版本（例如HTTP/1.1）。

2. 請求頭部：接下來，瀏覽器發(fā)送請求頭部，其中包含一些額外的信息，例如瀏覽器類型、所支持的編碼方式、語言首選項等。

3. 空行：請求頭部之后是一個空行，用于分隔請求頭部和請求正文。

4. 請求正文（可選）：有些請求可能包含請求正文，例如表單數(shù)據(jù)或上傳的文件。

其實我們對照我們剛剛舉例的運行結(jié)果，也可總結(jié)出請求報文的格式，具體如下圖：

當(dāng)服務(wù)器拿到請求報文后，會對請求報文進行分析。例如，其中就包含了請求的方法（例如GET）、請求的資源路徑和協(xié)議版本，結(jié)合請求報頭就會對此進行分析，找到資源并形成響應(yīng)報文進行返回。其中有許多細節(jié)并未解釋，后文會詳細解釋。下面我們先來看一下響應(yīng)報文的格式。

三、HTTP響應(yīng)

上述我們例子中并未看到有任何界面。原因就是在于Web瀏覽器并未收到任何響應(yīng)。根本在于我們所寫的服務(wù)器就沒有對此進行響應(yīng)。我們不妨先看一下響應(yīng)的實例。

3.1 響應(yīng)demo

HttpServer.cc：

// 一般http都要有自己的web根目錄
#define ROOT "./wwwroot" // ./wwwroot/index.html
// 如果客戶端只請求了一個/,我們返回默認首頁
#define HOMEPAGE "index.html"void Usage(std::string name)
{std::cout << "\nUsage :" << name << " Port\n"<< std::endl;
}void HandlerHttpRequest(int sockfd)
{// 1. 讀取請求 for testchar buffer[10240];ssize_t s = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);if (s > 0){buffer[s] = 0;// std::cout << buffer << "--------------------\n" << std::endl;}std::vector<std::string> vline;Util::cutString(buffer, "\n", &vline);std::vector<std::string> vblock;Util::cutString(vline[0], " ", &vblock);std::string file = vblock[1];std::string target = ROOT;if (file == "/")file = "/index.html";target += file;std::cout << target << std::endl;std::string content;std::ifstream in(target);if (in.is_open()){std::string line;while (std::getline(in, line)){content += line;}in.close();}std::string HttpResponse;if (content.empty())HttpResponse = "HTTP/1.1 404 NotFound\r\n";elseHttpResponse = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";HttpResponse += "\r\n";HttpResponse += content;// 2. 試著構(gòu)建一個http的響應(yīng)send(sockfd, HttpResponse.c_str(), HttpResponse.size(), 0);
}int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){Usage(argv[0]);exit(0);}std::unique_ptr<HttpServer> httpServer(new HttpServer(atoi(argv[1]), HandlerHttpRequest));httpServer->start();return 0;
}

這里有一個細節(jié)：當(dāng)我們輸入URL沒有請求資源路徑時，瀏覽器會自動加上一個 ’ / ‘，代表著根目錄。這里的根目錄與Liunx 的根目錄是不同的。一般服務(wù)器都會設(shè)置默認的Web根目錄。這時候就是訪問的默認界面。

index.html:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>HTTP響應(yīng)</title>
</head><body><h3>現(xiàn)在你能夠看到我了</h3><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p><p>我是一個Linux的學(xué)習(xí)者，我正在進行http的測試工作！！</p>
</body>
</html>

運行結(jié)果：

確實有了界面，也正是我們所設(shè)計的界面。通過HTTP，客戶端可以獲取到Web服務(wù)器上的各種資源，例如HTML文檔、圖像、視頻、樣式表等。

3.2?HTTP響應(yīng)格式

當(dāng)服務(wù)器收到請求后，它會進行相應(yīng)的處理，并生成一個HTTP響應(yīng)返回給瀏覽器。

1. 響應(yīng)狀態(tài)行：響應(yīng)的第一部分是狀態(tài)行，它包含了響應(yīng)的HTTP版本（例如HTTP/1.1）、響應(yīng)狀態(tài)碼（例如200表示成功）以及對應(yīng)的狀態(tài)消息（例如"OK"）。

2. 響應(yīng)頭部：接下來，服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)頭部，其中包含一些額外的信息，例如服務(wù)器類型、響應(yīng)時間、返回的數(shù)據(jù)類型等。

3. 空行：響應(yīng)頭部之后是一個空行，用于分隔響應(yīng)頭部和響應(yīng)正文。

4. 響應(yīng)正文：響應(yīng)正文包含了服務(wù)器返回的實際數(shù)據(jù)，例如HTML頁面、圖像、CSS樣式表等。

具體也可結(jié)合下圖理解：