构建 Netty HTTP/HTTPS 应用

HTTP/HTTPS 是最常见的一种协议，在智能手机里广泛应用。虽然每家公司都有一个主页,您可以通过HTTP或HTTPS访问,这不是它唯一的使用。许多组织通过 HTTP(S) 公开 WebService API ,旨在用于缓解独立的平台带来的弊端 。 让我们看一下 Netty 提供的 ChannelHandler,是如何允许您使用 HTTP 和 HTTPS 而无需编写自己的编解码器。 ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#http-decoder-encoder-和-codec)HTTP Decoder, Encoder 和 Codec HTTP 是请求-响应模式，客户端发送一个 HTTP 请求，服务就响应此请求。Netty 提供了简单的编码、解码器来简化基于这个协议的开发工作。图8.2和图8.3显示 HTTP 请求和响应的方法是如何生产和消费的 [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/images/Figure%208.2%20HTTP%20request%20component%20parts.jpg) 1. HTTP Request 第一部分是包含的头信息 2. HttpContent 里面包含的是数据，可以后续有多个 HttpContent 部分 3. LastHttpContent 标记是 HTTP request 的结束，同时可能包含头的尾部信息 4. 完整的 HTTP request Figure 8.2 HTTP request component parts [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/images/Figure%208.3%20HTTP%20response%20component%20parts.jpg) 1. HTTP response 第一部分是包含的头信息 2. HttpContent 里面包含的是数据，可以后续有多个 HttpContent 部分 3. LastHttpContent 标记是 HTTP response 的结束，同时可能包含头的尾部信息 4. 完整的 HTTP response Figure 8.3 HTTP response component parts 如图8.2和8.3所示的 HTTP 请求/响应可能包含不止一个数据部分,它总是终止于 LastHttpContent 部分。FullHttpRequest 和FullHttpResponse 消息是特殊子类型,分别表示一个完整的请求和响应。所有类型的 HTTP 消息(FullHttpRequest ，LastHttpContent 以及那些如清单8.2所示)实现 HttpObject 接口。 表8.2概述 HTTP 解码器和编码器的处理和生产这些消息。 Table 8.2 HTTP decoder and encoder | 名称 | 描述 | | --- | --- | | HttpRequestEncoder | Encodes HttpRequest , HttpContent and LastHttpContent messages to bytes. | | HttpResponseEncoder | Encodes HttpResponse, HttpContent and LastHttpContent messages to bytes. | | HttpRequestDecoder | Decodes bytes into HttpRequest, HttpContent and LastHttpContent messages. | | HttpResponseDecoder | Decodes bytes into HttpResponse, HttpContent and LastHttpContent messages. | 清单8.2所示的是将支持 HTTP 添加到您的应用程序是多么简单。仅仅添加正确的 ChannelHandler 到 ChannelPipeline 中 Listing 8.2 Add support for HTTP ~~~ public class HttpPipelineInitializer extends ChannelInitializer<Channel> { private final boolean client; public HttpPipelineInitializer(boolean client) { this.client = client; } @Override protected void initChannel(Channel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); if (client) { pipeline.addLast("decoder", new HttpResponseDecoder()); //1 pipeline.addLast("encoder", new HttpRequestEncoder()); //2 } else { pipeline.addLast("decoder", new HttpRequestDecoder()); //3 pipeline.addLast("encoder", new HttpResponseEncoder()); //4 } } } ~~~ 1. client: 添加 HttpResponseDecoder 用于处理来自 server 响应 2. client: 添加 HttpRequestEncoder 用于发送请求到 server 3. server: 添加 HttpRequestDecoder 用于接收来自 client 的请求 4. server: 添加 HttpResponseEncoder 用来发送响应给 client ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#http消息聚合)HTTP消息聚合 安装 ChannelPipeline 中的初始化之后,你能够对不同 HttpObject 消息进行操作。但由于 HTTP 请求和响应可以由许多部分组合而成，你需要聚合他们形成完整的消息。为了消除这种繁琐任务， Netty 提供了一个聚合器,合并消息部件到 FullHttpRequest 和 FullHttpResponse 消息。这样您总是能够看到完整的消息内容。 这个操作有一个轻微的成本,消息段需要缓冲,直到完全可以将消息转发到下一个 ChannelInboundHandler 管道。但好处是,你不必担心消息碎片。 实现自动聚合只需添加另一个 ChannelHandler 到 ChannelPipeline。清单8.3显示了这是如何实现的。 Listing 8.3 Automatically aggregate HTTP message fragments ~~~ public class HttpAggregatorInitializer extends ChannelInitializer<Channel> { private final boolean client; public HttpAggregatorInitializer(boolean client) { this.client = client; } @Override protected void initChannel(Channel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); if (client) { pipeline.addLast("codec", new HttpClientCodec()); //1 } else { pipeline.addLast("codec", new HttpServerCodec()); //2 } pipeline.addLast("aggegator", new HttpObjectAggregator(512 * 1024)); //3 } } ~~~ 1. client: 添加 HttpClientCodec 2. server: 添加 HttpServerCodec 作为我们是 server 模式时 3. 添加 HttpObjectAggregator 到 ChannelPipeline, 使用最大消息值是 512kb ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#http-压缩)HTTP 压缩 使用 HTTP 时建议压缩数据以减少传输流量，压缩数据会增加 CPU 负载，现在的硬件设施都很强大，大多数时候压缩数据时一个好主意。Netty 支持“gzip”和“deflate”，为此提供了两个 ChannelHandler 实现分别用于压缩和解压。看下面代码： #### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#http-request-header)HTTP Request Header 客户端可以通过提供下面的头显示支持加密模式。然而服务器不是,所以不得不压缩它发送的数据。 ~~~ GET /encrypted-area HTTP/1.1 Host: www.example.com Accept-Encoding: gzip, deflate ~~~ 下面是一个例子 Listing 8.4 Automatically compress HTTP messages ~~~ public class HttpAggregatorInitializer extends ChannelInitializer<Channel> { private final boolean isClient; public HttpAggregatorInitializer(boolean isClient) { this.isClient = isClient; } @Override protected void initChannel(Channel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); if (isClient) { pipeline.addLast("codec", new HttpClientCodec()); //1 pipeline.addLast("decompressor",new HttpContentDecompressor()); //2 } else { pipeline.addLast("codec", new HttpServerCodec()); //3 pipeline.addLast("compressor",new HttpContentCompressor()); //4 } } } ~~~ 1. client: 添加 HttpClientCodec 2. client: 添加 HttpContentDecompressor 用于处理来自服务器的压缩的内容 3. server: HttpServerCodec 4. server: HttpContentCompressor 用于压缩来自 client 支持的 HttpContentCompressor *压缩与依赖* *注意，Java 6或者更早版本，如果要压缩数据，需要添加 [jzlib](http://www.jcraft.com/jzlib/) 到 classpath* ~~~ <dependency> <groupId>com.jcraft</groupId> <artifactId>jzlib</artifactId> <version>1.1.3</version> </dependency> ~~~ ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#使用-https)使用 HTTPS 启用 HTTPS，只需添加 SslHandler Listing 8.5 Using HTTPS ~~~ public class HttpsCodecInitializer extends ChannelInitializer<Channel> { private final SslContext context; private final boolean client; public HttpsCodecInitializer(SslContext context, boolean client) { this.context = context; this.client = client; } @Override protected void initChannel(Channel ch) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline(); SSLEngine engine = context.newEngine(ch.alloc()); pipeline.addFirst("ssl", new SslHandler(engine)); //1 if (client) { pipeline.addLast("codec", new HttpClientCodec()); //2 } else { pipeline.addLast("codec", new HttpServerCodec()); //3 } } } ~~~ 1. 添加 SslHandler 到 pipeline 来启用 HTTPS 2. client: 添加 HttpClientCodec 3. server: 添加 HttpServerCodec ，如果是 server 模式的话 上面的代码就是一个很好的例子，解释了 Netty 的架构是如何让“重用”变成了“杠杆”。我们可以添加一个新的功能,甚至是一样重要的加密支持,几乎没有工作量,只需添加一个ChannelHandler 到 ChannelPipeline。 ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#websocket)WebSocket HTTP 是不错的协议，但是如果需要实时发布信息怎么做？有个做法就是客户端一直轮询请求服务器，这种方式虽然可以达到目的，但是其缺点很多，也不是优秀的解决方案，为了解决这个问题，便出现了 WebSocket。 WebSocket 允许数据双向传输，而不需要请求-响应模式。早期的WebSocket 只能发送文本数据，然后现在不仅可以发送文本数据，也可以发送二进制数据，这使得可以使用 WebSocket 构建你想要的程序。下图是WebSocket 的通信示例图： WebSocket 规范及其实现是为了一个更有效的解决方案。简单的说, 一个WebSocket 提供一个 TCP 连接两个方向的交通。结合 WebSocket API 它提供了一个替代 HTTP 轮询双向通信从页面到远程服务器。 也就是说,WebSocket 提供真正的双向客户机和服务器之间的数据交换。 我们不会对内部太多的细节,但我们应该提到,虽然最早实现仅限于文本数据，但现在不再是这样,WebSocket可以用于任意数据,就像一个正常的套接字。 图8.4给出了一个通用的 WebSocket 协议。在这种情况下的通信开始于普通 HTTP ，并“升级”为双向 WebSocket。 [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/iamges/Figure%208.4%20WebSocket%20protocol.jpg) 1. Client (HTTP) 与 Server 通讯 2. Server (HTTP) 与 Client 通讯 3. Client 通过 HTTP(s) 来进行 WebSocket 握手,并等待确认 4. 连接协议升级至 WebSocket Figure 8.4 WebSocket protocol 添加应用程序支持 WebSocket 只需要添加适当的客户端或服务器端WebSocket ChannelHandler 到管道。这个类将处理特殊 WebSocket 定义的消息类型,称为“帧。“如表8.3所示,这些可以归类为“数据”和“控制”帧。 Table 8.3 WebSocketFrame types | 名称 | 描述 | | --- | --- | | BinaryWebSocketFrame | Data frame: binary data | | TextWebSocketFrame | Data frame: text data | | ContinuationWebSocketFrame | Data frame: text or binary data that belongs to a previous BinaryWebSocketFrame or TextWebSocketFrame | | CloseWebSocketFrame | Control frame: a CLOSE request, close status code and a phrase | | PingWebSocketFrame | Control frame: requests the send of a PongWebSocketFrame | | PongWebSocketFrame | Control frame: sent as response to a PingWebSocketFrame | 由于 Netty 的主要是一个服务器端技术重点在这里创建一个 WebSocket server 。清单8.6使用 WebSocketServerProtocolHandler 提出了一个简单的例子。该类处理协议升级握手以及三个“控制”帧 Close, Ping 和 Pong。Text 和 Binary 数据帧将被传递到下一个处理程序(由你实现)进行处理。 Listing 8.6 Support WebSocket on the server ~~~ public class WebSocketServerInitializer extends ChannelInitializer<Channel> { @Override protected void initChannel(Channel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast( new HttpServerCodec(), new HttpObjectAggregator(65536), //1 new WebSocketServerProtocolHandler("/websocket"), //2 new TextFrameHandler(), //3 new BinaryFrameHandler(), //4 new ContinuationFrameHandler()); //5 } public static final class TextFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<TextWebSocketFrame> { @Override public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame msg) throws Exception { // Handle text frame } } public static final class BinaryFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<BinaryWebSocketFrame> { @Override public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, BinaryWebSocketFrame msg) throws Exception { // Handle binary frame } } public static final class ContinuationFrameHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ContinuationWebSocketFrame> { @Override public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ContinuationWebSocketFrame msg) throws Exception { // Handle continuation frame } } } ~~~ 1. 添加 HttpObjectAggregator 用于提供在握手时聚合 HttpRequest 2. 添加 WebSocketServerProtocolHandler 用于处理色好给你寄握手如果请求是发送到"/websocket." 端点，当升级完成后，它将会处理Ping, Pong 和 Close 帧 3. TextFrameHandler 将会处理 TextWebSocketFrames 4. BinaryFrameHandler 将会处理 BinaryWebSocketFrames 5. ContinuationFrameHandler 将会处理ContinuationWebSocketFrames *加密 WebSocket* *只需插入 SslHandler 到作为 pipline 第一个 ChannelHandler* 详见 [Chapter 11 WebSocket](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/NETTY%20BY%20EXAMPLE/WebSockets.md) ### [](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/CORE%20FUNCTIONS/Building%20Netty%20HTTPHTTPS%20applications.md#spdy)SPDY [SPDY](http://www.chromium.org/spdy)（读作“SPeeDY”）是Google 开发的基于 TCP 的应用层协议，用以最小化网络延迟，提升网络速度，优化用户的网络使用体验。SPDY 并不是一种用于替代 HTTP 的协议，而是对 HTTP 协议的增强。SPDY 实现技术： * 压缩报头 * 加密所有 * 多路复用连接 * 提供支持不同的传输优先级 SPDY 主要有5个版本： * 1 - 初始化版本，但没有使用 * 2 - 新特性，包含服务器推送 * 3 - 新特性包含流控制和更新压缩 * 3.1 - 会话层流程控制 * 4.0 - 流量控制，并与 HTTP 2.0 更加集成 SPDY 被很多浏览器支持，包括 Google Chrome, Firefox, 和 Opera Netty 支持 版本 2 和 3 （包含3.1）的支持。这些版本被广泛应用，可以支持更多的用户。更多内容详见 [Chapter 12](https://github.com/waylau/essential-netty-in-action/blob/master/NETTY%20BY%20EXAMPLE/SPDY.md)