SpringBoot Tomcat（3） nio的应用（中）——请求行与请求头的解析

yunmengmeng
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NIO主要有三大核心部分：Buffer(缓冲区)，Channel(通道)， Selector(选择器)，本篇主要介绍Http11InputBuffer缓冲区。

nio常见方法

  • 字节缓冲ByteBuffer包含几个基本的属性：
    • position：当前的下标位置，表示进行下一个读写操作时的起始位置
    • limit：结束标记下标，表示进行下一个读写操作时的（最大）结束位置
    • capacity：该ByteBuffer容量
    • mark: 自定义的标记位置，默认为-1
    • 四者有以下关系：mark <= position <= limit <= capacity
  • ByteBuffer的allocate()方法表示分配字节数，一个int型占4字节，1个char型占1字节，此时的limit和capacity等于分配长度
  • put()方法写入字节，此时position移位字节长度
  • get()方法读取字节，此时position下标+1
  • rewind()方法，position下标变为0
  • flip()方法，limit变为position，position下标变为0
  • compact()方法，将position至limit之间的数据移到最左端，position=limit-position，limit=capacity
  • mark()方法，将mark置为当前position
  • clear()方法，position置为0，mark置为-1，limit置为capacity，相当于初始化
  • reset()方法，将position置为当前mark，不能为-1
  • SocketChannel的read()方法，读入数据到指定的ByteBuffer中，以当前position为起始位填充，返回读了多少字节nRead，此时position=position+nRead，这里的position最大为limit。该方法为非阻塞方式。
  • 可以通过new String(byteBuffer.array(),"UTF-8")快速查看byteBuffer里的数据
  • 可以通过new String(byteBuffer.array(),0,byteBuffer.limit())快速查看byteBuffer里的数据
  • CharBuffer是字符缓冲，它与字节缓冲的方法大同小异

Http11Processor的创建

任务线程池默认命名规则为http-nio-8080-exec-xxx，放入的是由SocketProcessorBase封装的线程，切入点从它的run()方法开始说起。

SocketProcessorBase->run():
    // SocketProcessorBase是一个抽象类，它的子类是NioEndpoint的SocketProcessor
    // 调用子类的doRun()方法
    doRun();
NioEndpoint->SocketProcessor->doRun():
    state = getHandler().process(socketWrapper, event);
AbstractProtocol->ConnectionHandler->process():
    // 省略一段获得processor的过程，processor是处理类
    // 优先从缓存获取，如果缓存没有的话，会根据协议创建对应的处理类
    ......
    // 协议是Http11NioProtocol，对应的处理类为Http11Processor
    // Http11Processor有两个重要的成员变量，inputBuffer和outputBuffer，分别对应Http11InputBuffer和Http11OutputBuffer
    state = processor.process(wrapper, status);
AbstractProcessorLight->process():
    state = service(socketWrapper);

Http11InputBuffer

Http11InputBuffer内置ByteBuffer，它是用来读取socket的关键

Http11Processor->service():
    // 如果byteBuffer为空或者它的capacity小于bufLength的话，分配bufLength长度的字节数
    // bufLength默认情况下为AbstractHttp11Protocol.maxHttpHeaderSize+SocketProperties.appReadBufSize，是可以设置的
    inputBuffer.init(socketWrapper);
    ......
    // 解析请求行
    if (!inputBuffer.parseRequestLine(keptAlive, protocol.getConnectionTimeout(),
        protocol.getKeepAliveTimeout())) {
            if (inputBuffer.getParsingRequestLinePhase() == -1) {
                return SocketState.UPGRADING;
            } else if (handleIncompleteRequestLineRead()) {
                break;
            }
        }
    ......
    // 省略的部分是解析请求头，过程与解析请求行基本类似，它在headers属性中体现
    // 校验请求头中的部分属性，继续对request赋值
    prepareRequest();
    ......
    getAdapter().service(request, response);
    ......

Http11InputBuffer内置org.apache.coyote.request，它与Http11Processor内置的request是一个对象，解析的过程中会对request赋值，这里的request就是最原始的Request类

Http11InputBuffer->parseRequestLine():
    if (!parsingRequestLine) {
        return true;
    }
    if (parsingRequestLinePhase < 2) {
        // 如果当前下标等于limit的话，需要补数据，因为数据可能已达到一次读取的最大上限
        if (byteBuffer.position() >= byteBuffer.limit()) {
            if (!fill(false)) {                // --1
                parsingRequestLinePhase = 1;
                return false;
            }
        }
    }
    // 从0开始读到第一个空格，设置method属性（此处为POST）
    if (parsingRequestLinePhase == 2) {
    ......
    // 是空格或制表符就继续读，否则停止
    if (parsingRequestLinePhase == 3) {
    ......
    // 读到空格或制表符，如果有问号，设置queryString属性（此处为name=123&password=123456）
    // 否则只设置requestURI属性（此处为/hello/test2）
    if (parsingRequestLinePhase == 4) {
    ......
    // 是空格或制表符就继续读，否则停止
    if (parsingRequestLinePhase == 5) {
    ......
    // 读到下一个换行符，设置protocol属性（此处为HTTP/1.1）
    if (parsingRequestLinePhase == 6) {
    ......
    // 这样下次进来的时候，就不会重复读取了
    parsingRequestLine = false;
    parsingRequestLinePhase = 0;
    parsingRequestLineEol = false;
    parsingRequestLineStart = 0;
    return true;

nio使用channel.read，如果读不到数据返回0
Http11InputBuffer->fill():                // --1
    byteBuffer.mark();
    // 读取数据到ByteBuffer中，block为false，所以这里使用channel.read
    int nRead = wrapper.read(block, byteBuffer);
    // limit设置为position，同时position设置为mark的位置
    byteBuffer.limit(byteBuffer.position()).reset();
    if (nRead > 0) {
        return true;
    } else if (nRead == -1) {
        // -1是异常情况，可以不用管
        throw new EOFException(sm.getString("iib.eof.error"));
    } else {
        return false;
    }

在解析的每一步过程中，都会有判断数据不足，用fill方法尝试读取数据的操作，如果读不到数据的话会直接返回，结束此次处理。当Poller再次检测到该通道的可读事件后，nio会再次从channel里读数据，并接着上一次结束的位置继续处理。以此类推，最终完成channel的读取。

非阻塞式io使用channel.read(ByteBuffer byteBuffer)，阻塞式io一般使用inputstream.read(byte b[])，如果读不到数据会一直阻塞，这是阻塞式io与非阻塞式io最根本的区别

一般来说，byteBuffer长这样（\r、\n、\t表示一行或一段信息的结束，这里体现为换行和空行）

对应解析出来的request长这样

附录:不同body类型在byteBuffer中的体现

form-data

这里传了txt格式文本export.txt，里面的值为123456，都被解析出来了

x-www-form-urlencoded

raw

传输的是json类型的

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