Java网络编程：NIO与HTTP客户端/服务器开发

# Java网络编程：NIO与HTTP客户端/服务器开发 ## 1. NIO缓冲区操作 ### 1.1 客户端消息发送与服务器响应 使用客户端可以输入以下消息： ```plaintext > Hello > This message is from the asynchronous client and is sent to the server > quit ``` 这些消息将逐个发送到服务器，服务器的响应如下： ```plaintext Hello This message is from the asynchr onous client and is sent to the server quit ``` 注意，较长的消息被分割成多行，这是因为服务器缓冲区大小仅为32字节。若使用更大的缓冲区可避免此问题，但在不知最大消息大小时，需开发处理长消息的方法。 ### 1.2 其他缓冲区操作 #### 1.2.1 批量数据传输 批量传输是在缓冲区和数组之间传输数据的方式，有多种支持批量数据传输的`get`和`put`类型方法，通常有两个版本： - 第一个版本使用单个参数，即传输数组。 - 第二个版本也使用数组，但还有两个额外参数：数组中的起始索引和要传输的元素数量。 以下是使用`IntBuffer`演示批量数据传输的代码： ```java public void displayBuffer(IntBuffer buffer) { for (int i = 0; i < buffer.position(); i++) { System.out.print(buffer.get(i) + " "); } System.out.println(); } int[] arr = {12, 51, 79, 54}; IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(6); buffer.put(arr); System.out.println(buffer); displayBuffer(buffer); int length = buffer.remaining(); buffer.put(arr, 0, length); System.out.println(buffer); displayBuffer(buffer); ``` 输出结果： ```plaintext java.nio.HeapIntBuffer[pos=4 lim=6 cap=6] 12 51 79 54 java.nio.HeapIntBuffer[pos=6 lim=6 cap=6] 12 51 79 54 12 51 ``` #### 1.2.2 使用视图 视图镜像另一个缓冲区中的数据，对任一缓冲区的修改都会影响另一个缓冲区，但位置和限制是独立的。可以使用`duplicate`方法创建视图，示例代码如下： ```java String contents = "Book"; ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32); buffer.put(contents.getBytes()); ByteBuffer duplicateBuffer = buffer.duplicate(); duplicateBuffer.put(0,(byte)0x4c); // 'L' System.out.println("buffer: " + buffer.get(0)); System.out.println("duplicateBuffer: " + duplicateBuffer.get(0)); ``` 输出结果会显示两个缓冲区中的字母都已更改。`slice`方法也可创建视图，但仅使用原始缓冲区的一部分。 #### 1.2.3 使用只读缓冲区 默认情况下，缓冲区是读写的，但也可以是只读的。使用`asReadOnlyBuffer`方法可创建只读缓冲区，示例代码如下： ```java ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32); ByteBuffer readOnlyBuffer = buffer.asReadOnlyBuffer(); System.out.println("Read-only: " + readOnlyBuffer.isReadOnly()); ``` 只读缓冲区是原始缓冲区的不同视图，对一个缓冲区的修改会反映在另一个缓冲区中。 ### 1.3 控制套接字选项 套接字类的底层套接字实现可以配置，可用选项取决于套接字类型，实际支持选项的机制通常与操作系统相关，有时选项只是对底层实现的一个提示。以下是不同套接字类可用的选项： | 类 | 选项名称 | 描述 | | ---- | ---- | ---- | | SocketChannel | SO_SNDBUF | 套接字发送缓冲区的大小 | | SocketChannel | SO_RCVBUF | 套接字接收缓冲区的大小 | | SocketChannel | SO_KEEPALIVE | 保持连接活动 | | SocketChannel | SO_REUSEADDR | 重用地址 | | SocketChannel | SO_LINGER | 若有数据存在，在关闭时逗留（仅在阻塞模式下配置时） | | SocketChannel | TCP_NODELAY | 禁用Nagle算法 | | ServerSocketChannel | SO_RCVBUF | 套接字接收缓冲区的大小 | | ServerSocketChannel | SO_REUSEADDR | 重用地址 | | AsynchronousSocketChannel | SO_SNDBUF | 套接字发送缓冲区的大小 | | AsynchronousSocketChannel | SO_RCVBUF | 套接字接收缓冲区的大小 | | AsynchronousSocketChannel | SO_KEEPALIVE | 保持连接活动 | | AsynchronousSocketChannel | SO_REUSEADDR | 重用地址 | | AsynchronousSocketChannel | TCP_NODELAY | 禁用Nagle算法 | 使用`setOption`方法配置套接字选项，示例代码如下： ```java serverSocketChannel.setOption(SO_RCVBUF, 64); ``` ## 2. HTTP协议相关 ### 2.1 HTTP协议概述 HTTP是用于在万维网上传输资源的网络协议，资源通常是HTML文件，也包括图像、音频和视频等其他文件类型。大多数人使用浏览器作为HTTP客户端与Web服务器通信，服务器默认端口是80。HTTP协议多年来不断发展，主要版本有HTTP/1.0、HTTP/1.1和HTTP 2.0。 ### 2.2 HTTP消息格式 HTTP消息分为客户端发送给服务器的请求消息和服务器发送给客户端的响应消息，其结构如下： - 指示消息类型的行 - 零个或多个头部行 - 一个空行 - 包含数据的可选消息体 #### 2.2.1 初始请求行格式 请求行由三部分组成，用空格分隔： - 请求方法名称 - 资源的本地路径 - HTTP版本 常见的请求方法有`GET`和`POST`，方法名称必须大写。示例请求行： ```plaintext GET /index HTTP/1.0 ``` #### 2.2.2 初始响应行格式 响应行也由三部分组成，用空格分隔： - HTTP版本 - 响应状态码 - 描述代码的响应短语 常见的状态码及其含义如下表所示： | 状态码 | 标准文本 | 含义 | | ---- | ---- | ---- | | 200 | OK | 请求成功 | | 301 | Moved Permanently | URL已永久移动，应更新链接 | | 302 | Found | 资源临时位于其他位置，但仍应使用原URL | | 307 | Temporary Redirect | 与302类似，但使用的方法不应更改 | | 308 | Permanent Redirect | 与301类似，但使用的方法不应更改 | | 400 | Bad Request | 请求访问不正确 | | 401 | Unauthorized | 资源受限，通常是登录尝试失败 | | 403 | Forbidden | 禁止访问请求的资源 | | 404 | Not Found | 资源不再可用 | | 500 | Internal server error | 服务器出现某种错误 | | 502 | Bad Gateway | 网关服务器从另一个服务器收到无效响应 | | 503 | Service Unavailable | 服务器不可用 | | 504 | Gateway Timeout | 网关服务器未及时从另一个服务器收到响应 | #### 2.2.3 头部行