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python内置HTTPServer如何实现及原理解析
- 发布日期：2025-01-04 10:46 点击次数：75 应用案例 以上是使用内置模块 http.server 实现的一个最简单的 http 服务器，能处理 http GET 请求。 python 内置的 http server 主要集中在两个代码文件上，分别是 socketserver.py 和 http/server.py。socketserver.py 提供 socket 通信能力的 Server 封装并预留了用户自定义请求处理的接口；http/server.py 基于前者做进一步封装，用得比较多的是 HTTP 的封装。 从开头的例子出发阅读代码（python 3.10.1），大致梳理出以下代码结构，图画得很随意无规范可言，只是为了更具象化解释。 问题一：实现一个 HTTP 服务器大致需要什么要素 先看图 1，左边 BaseServer 一列是类，从上往下是父类到子类；右边 server_forever() 一列是方法，从上往下是逐步深入的调用链。 图 1 例子中使用了 HTTPServer 这个类，字面意思，这个类就是一个 HTTP 服务器，顺着继承链看到 HTTPServer 是 TCPServer 的子类，符合 HTTP 报文是基于 TCP 协议传输的认知，HTTPServer 类其实没什么内容，代码如下： TCPServer 的源码实现得益于父类的预留接口，只需要 TCP socket 走一遍 bind、listen、accept、close 流程（子类 UDPServer 同理）。 重点关注 BaseServer，这里是网络请求处理核心流程的实现，文章最开头的例子中 serve_forever() 这个入口方法就是在此类被实现，我在源码上加了些简单的注释： 从 _handle_request_noblock() 中看到，一个网络请求的处理流程无非就是 verify_request()、process_request()、shoutdown_request() 加上些许异常处理逻辑，比较简明。在 finish_request() 中出现 RequestHandlerClass 的类对象创建，这里其实就是用户自定义的 RequestHandler（在 BaseServer 的 __int__() 中被初始化）。源码如下，较好理解： 小结：要实现一个 HTTP 服务器，需要包含 TCP socket 实现，网络请求流程大致抽象为 verify_request()、process_request()、shoutdown_request() 。如果考虑支持用户自定义请求处理，还需要预留接口提供扩展性。当然如何要支持处理 HTTP 协议，还需要具备解析 HTTP 报文的能力，下文继续探讨。 问题二：python 内置的 HTTP Server 是怎么实现的 前文介绍了内置一个网络请求的处理流程（等价于 HTTP Server 的运行流程），一定程度上解释了本节的问题，但欠缺一点细节，没有体现 HTTP 报文的解析逻辑在哪里实现。其实内置的 HTTP Server 的把 HTTP 协议解析的工作解耦出去，单独做成 BaseHTTPRequestHandler 类，这样允许用户自行实现任意应用层的协议解析工作，参考下面图 2： 图 2 图 2 中，但凡带括号的都是方法，不带括号的是类，从上往下也是父类到子类。本着代码最大化复用的原则，父类 BaseRequestHandler 的 __init__() 中将工作流程确定下来，分别是 setup()、handler()、finish() 的先后调用顺序。setup() 和 finish() 在子类 StreamRequestHandler 被实现，最后在 BaseHTTPRequestHandler 类中实现 HTTP 协议解析功能，以及用 HTTP method 来决定调用哪个用户自定义的 do_XXX() 方法，如 do_GET()、do_POST() 等。代码如下： HTTP 协议解析关注 parse_request() 方法，由于代码较多不单独贴过来，思路如下： 解析 HTTP 协议版本号，确定版本解析是否支持（1.1 <= version < 2.0）获取 HTTP method解析 HTTP header 解析完 HTTP 协议后，根据所获取的 HTTP method，调用用户自定义的对应方法，至此结束。 总结 python 内置的 HTTP Server 实现比较简洁，功能相对简单。如果要自行从零实现一个 HTTP Server，设计上参考 python 的实现，应该具备以下要素： TCP socket 通信HTTP 协议的报文解析用户自定义的 RequestHandler 调用（设计上需要引入拓展）
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