基于 Python 实现一个简单的 HTTP 服务器

原创

Jerry Wang

发布于 2024-03-10 14:18:01

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发布于 2024-03-10 14:18:01

文章这个题目，让我想起了大学时上《Unix 网络编程》这门专业课的家庭作业，题目几乎一模一样。

什么是 HTTP 服务器

HTTP 服务器工作在服务端，主要功能包括处理来自客户端的请求，管理网络资源，以及生成和发送响应给客户端。在实际应用中，HTTP 服务器不仅限于传输 HTML 文档；它还可以传送图片、视频、应用程序数据及更多类型的数据。这种服务器通常用于网站托管、API 提供以及数据传输等多种场景。

举例说明，Apache HTTP Server 和 Nginx 是两个广泛使用的 HTTP 服务器软件。Apache 由 Apache 软件基金会开发，是一个模块化的服务器，支持广泛的功能，包括可加载的模块、认证机制、SSL/TLS 加密等。Nginx 以其高性能、稳定性、低资源消耗以及简单配置而著称，经常被用作负载均衡器和反向代理服务器。

作为实现 HTTP 服务器的入门练习，我们先实现一个能够打印 Hello World 请求的最简单的HTTP服务器。服务器监听传入的连接，处理HTTP请求，并为任何请求返回一个基本的HTML响应“Hello, World!”。

它绑定到本地主机（127.0.0.1）的8080端口。当客户端连接并发送HTTP请求时，服务器会以最小的HTTP/1.1 200 OK响应回复，其中包含一个HTML正文。

我们不重复造轮子，使用 Python 里提供的 socket library.

源代码实现，包括一个SimpleHTTPServer类，其中包含启动服务器和处理传入请求的方法。start方法设置了一个TCP套接字，将其绑定到指定的主机和端口，并监听传入的连接。接收到连接后，它调用handle_request方法来处理HTTP请求。

handle_request方法解析HTTP请求，提取请求方法、路径和HTTP版本，然后构造一个带有基本HTML正文的HTTP响应。最后，它将响应发送回客户端并关闭连接。

服务器在一个无限循环中运行，持续接受连接并处理请求，直到手动终止或出现错误。

详细的源代码如下：

# 导入必要的模块
import socket

# 定义一个简单的HTTP服务器类
class SimpleHTTPServer:
    def __init__(self, host, port):
        self.host = host
        self.port = port
        self.server_socket = None

    def start(self):
        try:
            # 创建一个TCP套接字
            self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
            # 设置套接字选项，允许地址重用
            self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
            # 绑定主机和端口
            self.server_socket.bind((self.host, self.port))
            # 监听连接
            self.server_socket.listen(5)
            print("`HTTP 服务器已启动，监听地址：%s，端口：%d" % (self.host, self.port))

            while True:
                # 接受连接
                client_socket, client_address = self.server_socket.accept()
                print("`接收到来自 %s 的连接" % str(client_address))
                # 处理HTTP请求
                self.handle_request(client_socket)

        except Exception as e:
            print("`发生异常：%s" % str(e))

        finally:
            if self.server_socket:
                self.server_socket.close()
                print("`HTTP 服务器已关闭")

    def handle_request(self, client_socket):
        # 接收客户端请求数据
        request_data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')
        # 解析请求
        request_lines = request_data.split('\n')
        if request_lines:
            # 获取请求方法、路径和HTTP版本
            method, path, http_version = request_lines[0].strip().split()
            print("`请求方法：%s，路径：%s，HTTP版本：%s" % (method, path, http_version))
            
            # 构造HTTP响应
            response_body = "<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>"
            response_headers = [
                "HTTP/1.1 200 OK",
                "Content-Type: text/html",
                "Content-Length: %d" % len(response_body),
                "\n"
            ]
            response = '\n'.join(response_headers) + response_body
            
            # 发送响应数据到客户端
            client_socket.sendall(response.encode('utf-8'))
            # 关闭客户端连接
            client_socket.close()
            print("`响应已发送")

# 主函数
if __name__ == "__main__":
    # 服务器主机和端口
    HOST = '127.0.0.1'
    PORT = 8080
    # 创建HTTP服务器实例并启动
    http_server = SimpleHTTPServer(HOST, PORT)
    http_server.start()

这个实现演示了使用Python构建HTTP服务器的基本原理，包括套接字编程、解析HTTP请求和生成HTTP响应。它可以作为构建更复杂的Web应用程序或探索Python中HTTP服务器的高级特性的起点。