HTTP服务器实现

浏览数：49 / 时间：2015年06月09日

基于QT的QTcpServer类实现简单的HTTP服务器Tinyhttpd。代码存放在Github。

QThread和QTimer设置

当子类化QThread时，构造函数在旧线程中执行，然而run()在新线程中执行。如果一个成员变量的访问来自两个函数，然后从两个不同的线程访问变量，需要检查这样做是否安全。

QTimer不能在一个线程里实例化，而在另一个线程start或者stop。采取的方法是：

QTimer* keep_alive_timer;

void Request::run()
{
    keep_alive_timer = new QTimer();
    if (s_keep_alive_enable)
    {
        keep_alive = s_keep_alive_default;
        keep_alive_timeout = s_keep_alive_timeout * 1000;// the wait time
        connect(keep_alive_timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(onTimeout()));
        keep_alive_timer->setSingleShot(true);
        keep_alive_timer->setInterval(keep_alive_timeout);
        keep_alive_timer->start();
    }
    socket = new QTcpSocket();
    if (!socket->setSocketDescriptor(socketDescriptor))
        return;
    connect(socket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(onReadyRead()), 
    Qt::DirectConnection);
    connect(socket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(onDisconnected())，
    Qt::DirectConnection);
    exec();
}

QT事件循环机制

在上面的run()之后有一个exec()函数，它会进入事件循环。

Qt的事件循环是异步的，当调用QApplication::exec()时，就进入了事件循环。该循环可以简化的描述为如下的代码：

while ( !app_exit_loop )
{
   while( !postedEvents ) { processPostedEvents() }
   while( !qwsEvnts ){ qwsProcessEvents();   }
   while( !postedEvents ) { processPostedEvents() }

}

先处理Qt事件队列中的事件，直至为空。再处理系统消息队列中的消息，直至为空。在处理系统消息的时候会产生新的Qt事件，需要对其再次进行处理。

QT垃圾回收机制

在程序中有很多地方new了一个对象并没有delete，这样会不会造成内存泄漏呢。

在QT中不会，它实现了自己的GC机制。

所有继承自QObject类的类，如果在new的时候指定了父亲，那么它的清理是在父亲被delete的时候。如果一个程序中，所有的QObject类都指定了父亲，那么他们是会一级级的在最上面的父亲清理时被清理。我们需要显式释放的是那些没有父对象的孤立的指针对象。

多端口监听实现

port的配置文件这么定义

[httpd]
port=1234|1235|1236|1237

读取配置

bool ok;
QString t_port = Settings::instance().value("httpd/port").toString();
QStringList port_list = t_port.split("|");

for(int i = 0; i < port_list.size(); i++)
    {
        int port = port_list[i].toInt(&ok,10);
        startInstance(port);
    }
    return true;

注意listen(QHostAddress::Any, 1234)指监听任何连上1234端口的IP。

incomingConnection虚函数

它是一个虚函数，当服务器收到连接请求时，它被QTcpServer调用。它在底层创建一个QTcpSocket，设置socket描述符并把描述符加入内部的列表(内部可能用select进行数据异步读写)。当重载这个函数时，可以改变服务器收到连接请求时的行为，相当于实现了一个hook。这样就可以在这个函数里实现http服务器。

void Server::incomingConnection(int socketDescriptor)
{
    //有新的连接时，代替默认的功能（新建socket）
    Request * request = new Request(socketDescriptor);
    request->start();
}

可见socket描述符传到了Request实例里，这个描述符可能是实现多client并发连接的关键。

Request类

Request是QThread的子类，它对每一个描述符新建一个线程来处理它，实质就是处理每个client的请求。Request类的核心是Request::run()，它还实现了incommingConnection新建socket的base功能，通过start()来进行调用。

void Request::run()
{
    socket = new QTcpSocket();
    //用socket描述符作为新socket的描述符
    if (!socket->setSocketDescriptor(socketDescriptor))
        return;
    connect(socket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(onReadyRead()),
    Qt::DirectConnection);
    exec();
}

这个函数里需要用socketDescriptor作为新QTcpSocket对象的描述符。

If you want to handle an incoming connection as a new QTcpSocket object in another thread you have to pass the socketDescriptor to the other thread and create the QTcpSocket object there and use its setSocketDescriptor() method.

注意这个函数的最后一行是exec()，会进入事件循环，ServerThread::run()中也有exec()函数。

当数据准备好可读的时候，内核select发出readyRead()信号触发onReadyRead()函数。这样看来，onReadyRead()是一脉相承下来最重要的函数。

onReadyRead函数

这个函数里开始解析client发过来的request数据，并构造封装response数据。

这里是用浏览器抓取的标准的Request Headers和Response Headers。

技术分享

onReadyRead函数里的执行顺序如下：

getRequestHeader
负责读取request headers，确认client要求的是长\短连接。
tryResponseFile
返回请求路径的目录，有4种情况。ResponseDirectory()返回目录;直接返回页面;404;403
ResonseFile
调用response->response返回网页
clearStatus
如果是长连接，clearStatus()后继续socket监听。同时计时，如果超过timeout则删除socket连接。如果是短连接，直接删除socket连接。