NODEJS--HTTP实现分析

一、前言

目前，HTTP协议是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，也是前端er接触最多的一种协议。通过阅读http模块在nodejs中的实现，能够更深入的了解HTTP协议。HTTP协议是基于TCP协议之上的应用层协议，它的实现离不开TCP/IP协议族。而具体到代码实现，http模块依赖于net模块。

如下图所示：在nodejs中，http通过net模块传输数据，得到数据之后依靠HTTP_PARSER对数据进行解析。

二、源码

启动一个HTTP服务

nodejs中启动一个HTTP服务很简单，就是实例化一个Server对象，并且监听某个端口：

const Server = require('./libs/http').Server

const server = new Server( function(req, res) {  
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})
server.listen(9999)  

SERVER类

Server类继承于net.Server，并监听’connection‘事件。

在Server类中，主要做了两件事： 1. 初始化NET模块并建立TCP网络监听 2. 监听自身的request事件

当客户端请求到来的时候，Server实例会首先监听到 'connection' 事件，建立起TCP连接并在connectionListener中暴露出socket对象。接下来，HTTP模块就通过socket对象与客户端进行数据交互。

当一个请求到来后，Server会触发自身的 request 事件，调用 requestListener 方法，即创建Server实例时传入的回调函数。

new Server( function(req, res) {  
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})

注: socket对象类似于TCP协议的一个实现，可以通过它与客户端进行数据交互 注: 在 connectionListener 函数中，还初始化了parser实例，并给它绑定了一个 onIncoming 函数 HTTP Parser
整个解析流程在 connectionListener 中进行，socket 通过 'data' 事件获取TCP推入的数据

当socket获取到数据之后，会先对数据进行解析，即：parser.excute()，解析工具是parser。值得说明的是，作者为了实现对 parser 的重用， parser是从一个'FreeList池'中获取的。

...
const parser = parsers.alloc()  
...
connectionListener（socket） {  
    socket.on('data', socketOnData)

    // TCP推入数据，parser进行解析
    function socketOnData(d) {
        ...
        const ret = parser.execute(d)
        ...
    }
}

Parser(common.js) 继承自 HTTPParser（node_http_parser.cc），并绑定了4个解析周期回调函数：parserOnHeaders、parserOnHeadersComplete、parserOnBody、parserOnMessageComplete。

在执行 parser.execute 过程中，HTTPParser 会在解析周期内回调这些函数。

解析的具体流程

1、TCP数据到达时， 先执行execute()

2、顺藤摸瓜，我们发现parser.excute 就是 Excute（node_http_parser.cc）。而Excute也只是一个外包而已，具体工作是http_parser_excute（http_parser.c）搞定的。

node_http_parser.cc 只是对 http_parser.c 的一层包装，http_parser.c依靠对外暴露的7个回调周期函数与 node_http_parser.cc 进行数据交互。
想了解更多，请查看http_parser.c文档

3、http_parser.c只有两类回调：HTTP_CB、HTTP_DATA_CB。通过重载的方式，在这两类函数中注册了8个周期函数，如下图：

4、虽然http_parser注册有8个回调函数，但 node_http_parser.cc 对外只暴露出四个周期函数：

parserOnHeaders

parserOnHeadersComplete

parserOnBody

parserOnMessageComplete

5、当 http_parser.c 解析到 on_headers_complete 时，执行HTTP_CB(on_headers_complete)回调函数，如图：

函数内会执行 kOnHeadersComplete 回调函数，即：parserOnHeadersComplete 函数（common.js）

6、此时请求头解析基本完成，接下来创建一个IncomingMessage的实例，然后把请求头数据包装到该实例上。
执行 onIncoming 回调函数，并把得到的IncomingMessage实例作为参数传递进去。

function parserOnHeadersComplete (versionMajor, versionMinor, headers, method, url, statusCode, statusMessage, upgrade, shouldKeepAlive) {  
    ...

    parser.incoming = new IncomingMessage(parser.socket)

    parser.incoming.httpVersionMajor = versionMajor
    parser.incoming.httpVersionMinor = versionMinor
    parser.incoming.httpVersion = versionMajor + '.' + versionMinor
    parser.incoming.url = url

    ...
    skipBody = parser.onIncoming(parser.incoming, shouldKeepAlive)

}

7、 在 parserOnIncoming 中，创建一个ServerResponse实例。

具备了req、res两个实例，接下来触发Server监听的 request 事件。

在 Server 实例化时的，requestListener是作为函数参数对 request 事件进行监听的。

8、回到Server创建时：

const server = new Server( function(req, res) {  
    var data = ''
    req.on('data', function(chunk){
        console.log('chunk: ' + chunk)
        data += chunk;
    })
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})

综上所述，http_parser 解析完 header 之后，就会触发 request 事件。

那body数据放到哪里呢，其实body数据会一直放到流里面，直到用户使用data事件接收数据。也就是说，触发request的时候，body并不会被解析。

三、流程梳理

完整的http请求是这样的： - 客户端发起HTTP请求，首先触发Server端的connection事件，建立TCP链接。

Server接收到connection事件后，建立TCP连接，并暴露出套接字，通过套接字监听'data'事件；初始化http-parser，为后续解析数据备用。

HTTP请求数据到达Server端，parser执行execute方法进行解析，请求头解析成功后，通过回调触发request事件。

至此，我们在Server回调函数中，就接收到了此次http请求的request

四、结语

由于nodejs不少底层库都是C++/C编写的，在阅读、调试的过程中非常不便。我自己在读源码的时候，也只是着重看的JS部分源码。比如，TCP的三次握手、四次挥手，就没深究它的实现细节啦。 以上分析没有涉及到http-body的解析，对于有body的网络请求，实际情况要更加复杂一些，还有一些细节没有完全搞清。等下次总结、分享，我会尽量把漏掉细节都补上。

阅读的过程中如果有什么问题，欢迎指正。