這里不是說(shuō)用System.Web.Hosting.ApplicationHost和System.NET.HttpListener做的那種web server，而是直接用socket api做一個(gè)簡(jiǎn)單的能收發(fā)HTTP包的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，當(dāng)然也不會(huì)完全實(shí)現(xiàn)RFC 2616，主要學(xué)習(xí)探索用。

   我們先來(lái)看HTTP協(xié)議解析部分，做一個(gè)HTTP協(xié)議棧-HttpStatck，大概看一下HTTP協(xié)議基礎(chǔ)，
   1、消息頭和消息體中間用兩個(gè)/r/n(0x0d0x0a)來(lái)分割，
   2、消息頭之間用/r/n分割，
   3、消息頭的個(gè)數(shù)不定，但有最大數(shù)，
   4、消息體的大小根據(jù)Content-Length頭來(lái)確定，
   5、消息頭的名字和值用英文半角冒號(hào)分割
   6、消息頭的第一行用來(lái)標(biāo)識(shí)協(xié)議是request還是response，及協(xié)議的版本，請(qǐng)求的方法，應(yīng)答碼，應(yīng)答描述

   協(xié)議了解了，協(xié)議棧就好寫了，如果我們能一次讀取一個(gè)完整的包，那我們把整個(gè)包讀出來(lái)，解析成字符串，然后用IndexOf,Split等函數(shù)很快的就能解析出一個(gè)個(gè)都HttpRequest和HttpResponse，但是真是的網(wǎng)絡(luò)中，你可能只能解析到半個(gè)半個(gè)多包，沒準(zhǔn)連消息頭的第一行都分兩次才能接受到，甚至像一個(gè)中文字符也有可能會(huì)收兩次才能包才能解析成字符串。我們要想提高效率，盡量避免把bytes解析成字符串，另外我們只解析出header給上層應(yīng)用就行了，body的話暴露成一個(gè)Stream就行了，因?yàn)槟悴恢繠ody的格式，由應(yīng)用去做處理吧，ASP.NET也是這樣的，有對(duì)應(yīng)的InputStream和OutStream。

   下面是具體的性能方面的分析。

   1、在Stack收到異步讀取的網(wǎng)絡(luò)包后，首先繼續(xù)調(diào)用BeginReceive方法，然后再解析收到的包，這是為了防止在解析包的時(shí)候出錯(cuò)，或者線程掛起而造成無(wú)法接受剩下的包，當(dāng)然每次盡量多讀取一些字節(jié)，讀取次數(shù)多也會(huì)降低性能，buffer可以設(shè)置的稍微大一些，這個(gè)可能要經(jīng)過(guò)具體平臺(tái)的測(cè)試才能確定最合適的值。這點(diǎn)有不同意見，說(shuō)不要在剛收到異步讀取回調(diào)后就先BeginReceive，應(yīng)該把包收完再BeginReceive，否則如果本次沒收完包，剩下的包只能在其它的IOCP線程里接收，影響性能，這個(gè)我不確認(rèn)，但是一次接受完緩沖區(qū)的所有數(shù)據(jù)是可以做到的，用Socket.IOControl(FIONREAD, null, outValue)或者socket.Available可以獲取接受緩沖區(qū)有多少數(shù)據(jù)，然后把這些數(shù)據(jù)收完;但是微軟反對(duì)使用這些方法去探察socket的接受數(shù)據(jù)大小，因?yàn)閳?zhí)行這個(gè)方法系統(tǒng)需要內(nèi)部使用鎖鎖定數(shù)據(jù)計(jì)算這個(gè)值，降低socket效率。關(guān)于接受包這里的最佳實(shí)踐，歡迎大家討論。 
   2、按理說(shuō)收到包后先放隊(duì)列里，再調(diào)用解析包方法，解析包的方法順序從隊(duì)列里取包解析，但解析包和接受包可以都在一個(gè)線程里，沒有必要引入單獨(dú)的解析包線程，最后還是考慮不使用隊(duì)列，每次直接把收到的字節(jié)數(shù)組進(jìn)行解析。原則是我們盡量讓一個(gè)線程只適用本線程的私有數(shù)據(jù)，而不去用全局共享的數(shù)據(jù)，如果要使用別的線程的數(shù)據(jù)，就給那個(gè)線程發(fā)個(gè)消息，讓那個(gè)線程自己去處理自己線程的數(shù)據(jù)，而不要直接操作不屬于自己的數(shù)據(jù)，那樣的話那個(gè)數(shù)據(jù)就得用加鎖之類的線程同步了。線程模型的確定很重要。
   3、按理說(shuō)解析網(wǎng)絡(luò)包推薦用Encoding.UTF8.GetDecoder().GetChars()方法，該方法會(huì)維持utf8解析狀態(tài)，在收到不能解析成一個(gè)完整的unicode字符的包的字節(jié)數(shù)組的時(shí)候它可以保存剩下的半截兒包，和下次收到的包一起解析，而不會(huì)造成包丟失。但是該方法的參數(shù)只能傳入一個(gè)char數(shù)組，然后我們有可能把多個(gè)char數(shù)組進(jìn)行內(nèi)存拷貝，這就浪費(fèi)了性能，所以不考慮了。如果該方法能把解析出來(lái)的char數(shù)組自動(dòng)填充到一個(gè)字節(jié)環(huán)形鏈表里，我們就可以考慮用它。我們盡量使用.NET自己提供的功能，但是如果不滿足我們的需求的時(shí)候，我們就得自己實(shí)現(xiàn)去，當(dāng)然可以反射.NET程序集，借鑒他的做法。
   4、我們應(yīng)該盡量避免把收到的字節(jié)數(shù)組解析成字符串，然后再按包的規(guī)則進(jìn)行解析，因?yàn)榘炎止?jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串也是個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，像一些解析包的標(biāo)志位如分割消息頭和消息體的/r/n/r/n，分割多個(gè)消息頭的/r/n，其對(duì)應(yīng)的字節(jié)表示值是固定的，如0d0a0d0a,0d0a，我們直接對(duì)字節(jié)數(shù)組進(jìn)行解析就能區(qū)拆出來(lái)消息頭字節(jié)數(shù)組和消息體字節(jié)數(shù)組。
   5、對(duì)字符串的操作我們可以用正則表達(dá)式，用string類的方法等，但對(duì)字節(jié)數(shù)組就沒這么多的API了，但是我們可以去了解一下正則表達(dá)式的原理，先寫出正則正則表達(dá)式，再推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的NFA算法，再推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的DFA算法，就可以寫出針對(duì)字節(jié)數(shù)組的算法了。典型的場(chǎng)景是我們需要讀取到字節(jié)數(shù)組里的0d0a0d0a的token，或者我們知道了表示消息頭的字節(jié)數(shù)組，我們要把這些字節(jié)數(shù)組按照0d0a分割成多個(gè)子數(shù)組，然后再對(duì)每個(gè)子數(shù)組進(jìn)行utf-8.getstring，這應(yīng)該比把整個(gè)header字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串再split性能好一些，因?yàn)閟plit會(huì)臨時(shí)生成多個(gè)小字符串，引起很多對(duì)象分配操作。其實(shí)我們并不應(yīng)該把大字節(jié)數(shù)組分割成小字節(jié)數(shù)組，我們就找到0d0a的位置，然后用utf-8.getstring(bytes,index,length)來(lái)按段兒來(lái)提取每一行的消息頭。
   6、為了防止對(duì)接受到的字節(jié)數(shù)組進(jìn)行內(nèi)存拷貝，我們應(yīng)該把接受到的字節(jié)數(shù)組放到一個(gè)鏈表里，因?yàn)槲覀兪琼樞虿迦胱止?jié)，解析的時(shí)候也是順序訪問(wèn)字節(jié)數(shù)組，所以我認(rèn)為這里應(yīng)該用鏈表，而且鏈表的API完全滿足消息解析的要求，如果構(gòu)建一個(gè)環(huán)形的字節(jié)數(shù)組，操作起來(lái)比鏈表復(fù)雜，而且性能應(yīng)該也不會(huì)比字節(jié)鏈表好。
   7、在字節(jié)鏈表上，我們只要找到對(duì)應(yīng)的包的開頭、結(jié)尾節(jié)點(diǎn)，然后我們就可以把這段兒鏈表賦值給包對(duì)象，然后包對(duì)象自己去把這段兒鏈表?yè)Q算成一個(gè)字節(jié)數(shù)組，進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如轉(zhuǎn)換成字符串，進(jìn)一步解析每行的header，但有的服務(wù)只解析出header就可以處理這個(gè)包，比如轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)服務(wù)，那么body就不需要轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組，更不用轉(zhuǎn)換成字符串，直接把屬于Body的那段兒字節(jié)鏈表（可以進(jìn)一步封裝成Stream）傳出去就行了。
   8、剛開始我在收到字節(jié)數(shù)組后要先把字節(jié)數(shù)組fill到字節(jié)鏈表里，這個(gè)過(guò)程會(huì)無(wú)謂的消耗一些性能，所以我又優(yōu)化了一下，把字節(jié)鏈表改成了字節(jié)數(shù)組鏈表，但改成字節(jié)數(shù)組鏈表后，遍歷起來(lái)很麻煩，有的鏈表節(jié)點(diǎn)上的字節(jié)數(shù)組有半截兒已經(jīng)解析給上個(gè)包了，下次解析要接著上次解析的地方去解析，所以每個(gè)字節(jié)數(shù)組節(jié)點(diǎn)還要保存一個(gè)有效數(shù)組段兒的開始位置和結(jié)束位置，比第一次的代碼更復(fù)雜了一些，但是性能要好于前者，
   9、還有就是在收到一個(gè)半截header或者半截body的情況下，下一次收到包解析的時(shí)候盡量避免回溯，比較好的算法是盡量遍歷一次就匹配出所有規(guī)則，DFA就是這樣，但得加更多的標(biāo)志位來(lái)保存解析狀態(tài)。
   10、在解析header的時(shí)候也避免先把字節(jié)數(shù)組鏈表轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組，會(huì)造成字節(jié)數(shù)組拷貝，應(yīng)該一次字節(jié)數(shù)組鏈表的遍歷就直接解析出所有header，當(dāng)然可能會(huì)跨越多個(gè)字節(jié)數(shù)組節(jié)點(diǎn)，但比把多個(gè)字節(jié)數(shù)組節(jié)點(diǎn)合并成一個(gè)大的字節(jié)數(shù)組再解析header性能要好不少。

   下面來(lái)具體看下代碼
   BytesLine，表示header中的一行，因?yàn)橄㈩^不會(huì)出現(xiàn)中文，所以直接用ASCII編碼，除了header的第一行，消息頭都分為name，value部分，這里用String1和String2表示

Code
public class BytesLine {
    private Encoding _encoding = Encoding.ASCII;
    public BytesLine() {
    }
    public BytesLine(Encoding encoding) {
        _encoding = encoding;
    }

    public byte[] Bytes = new byte[256];
    public int Pos1 = -1, Size = -1;
    public string String1 {
        get {
            if (Pos1 == -1) return null;
            return _encoding.GetString(Bytes, 0, Pos1);
        }
    }
    public string String2 {
        get {
            if (Pos1 == -1) return null;
            return _encoding.GetString(Bytes, Pos1 + 1, Size - Pos1 - 1 -2);
        }
    }
    public string FullString
    {
        get {
            if(Size < 1) return null;
            return _encoding.GetString(Bytes, 0, Size-2);
        }
    }
}

HttpMessage，這里表示一個(gè)抽象的Http消息，除了包含消息頭，消息體等屬性外，還負(fù)責(zé)初始化消息頭，解析消息體長(zhǎng)度，確認(rèn)消息是Request,Response等功能。

Code
public class HttpMessage
{
    public const string PROTOCOL = "HTTP";
    public const string CONTENT_LENGTH_HEADER = "Content-Length";
    public MessageType MessageType = MessageType.UnKnow;
    public BytesNode BodyStr;
    public int ContentLength;
    public Dictionary<string, string> Headers = new Dictionary<string, string>();
    internal BytesNode HeaderStr;
    public string Protocol;
    private string startLine;
    public object SyncRoot = new object(); //todo:暫時(shí)沒用

    public HttpMessage()
    {
    }

    public HttpMessage(HttpMessage message)
    {
        startLine = message.startLine;
        Headers = message.Headers;
        BodyStr = message.BodyStr;
    }

    internal void InitHeaders(List<BytesLine> lines)
    {
        if (MessageType == MessageType.UnKnow)
        {
            #region 解析MessageType,ContentLength及填充消息頭
            for (int i = 0; i < lines.Count; i++)
            {
                BytesLine line = lines[i];
                if (i == 0)
                {
                    string tempStr = line.FullString;
                    MessageType = tempStr.StartsWith(PROTOCOL)
                                   ?
                                       MessageType.Response
                                   : MessageType.Request;
                    startLine = tempStr;
                    continue;
                }
                if (line.Pos1 == -1) throw new ApplicationException("header line error:"
                    + line.FullString);
                //todo:暫時(shí)不考慮多個(gè)同名的頭
                Headers[line.String1] = line.String2;
                if (Headers.ContainsKey(CONTENT_LENGTH_HEADER))
                    ContentLength = int.Parse(Headers[CONTENT_LENGTH_HEADER].Trim());
            }

            #endregion
        }
    }

    internal HttpRequest AsRequest()
    {
        if (MessageType != MessageType.Request)
            throw new ApplicationException("this message is not request");
        HttpRequest request = new HttpRequest(this);
        string[] tempArr = startLine.Split(' ');
        if (tempArr.Length != 3) throw new ApplicationException("start line error:" + startLine);
        request.Method = tempArr[0].Trim();
        request.Uri = tempArr[1];
        request.Protocol = tempArr[2];
        if (!request.Protocol.StartsWith(PROTOCOL))
            throw new ApplicationException("Protocol error:" + request.Protocol);
        return request;
    }

    internal HttpResponse AsResponse()
    {
        if (MessageType != MessageType.Response)
            throw new ApplicationException("this message is not response");
        HttpResponse response = new HttpResponse(this);
        string[] tempArr = startLine.Split(' ');
        if (tempArr.Length != 3) throw new ApplicationException("start line error:" + startLine);
        response.Protocol = tempArr[0];
        if (!response.Protocol.StartsWith(PROTOCOL))
            throw new ApplicationException("Protocol error:" + response.Protocol);
        response.StatusCode = int.Parse(tempArr[1].Trim()); //todo:可能有200.1這樣的應(yīng)答
        response.Desc = tempArr[2]; //todo:不考慮應(yīng)答描述包含空格的情況

        return response;
    }

    public override string ToString()
    {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.Append(startLine);
        sb.AppendLine();
        foreach (KeyValuePair<string,string> pair in Headers)
        {
            sb.AppendFormat("{0}:{1}", pair.Key, pair.Value);
            sb.AppendLine();
        }
        sb.AppendLine();
        sb.AppendLine();
        if (BodyStr != null) sb.Append(Encoding.UTF8.GetString(BodyStr.Bytes));
        return sb.ToString();
    }
}

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