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【QT HTTP】使用QtNetwork模块制作基于HTTP请求的C/S架构
0 引言
- 最近项目涉及到网络HTTP相关内容，需要处理客户端发送的POST、GET等请求。所以本文使用QT的QtNetwork模块来实现一个简单的发送POST、GET请求的客户端，然后响应POST、GET请求的服务器。
- 本文涉及到一些HTTP的基本知识，可以参考博主之前的文章：计算机网络HTTP协议
1 HTTP基本知识
1.1 请求类型
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）协议 定义了多种请求方法，也称为HTTP请求类型或HTTP动词。这些请求方法表示客户端希望对特定资源执行的操作。以下是常见的HTTP请求类型、其功能和应用场景：
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GET：
- 功能： 用于从服务器获取指定资源的信息。请求的参数通常附在URL后面，通过查询字符串传递。
- 应用场景： 用于查看网页、下载文件、获取数据等。是幂等的，不应该对服务器产生影响。（我们输入一个网址，其实就是从服务器获得一个HTML文件，然后浏览器内核再根据其将内容绘制出来）
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POST：
- 功能： 用于向服务器提交数据，通常用于表单提交。请求的参数通常包含在请求体中。
- 应用场景： 用于创建新资源、提交表单数据、上传文件等。可能对服务器产生影响。不是幂等的，多次相同的POST请求可能产生不同的结果。
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PUT：
- 功能： 用于向服务器上传新资源，或者更新已存在的资源。请求的参数通常包含在请求体中。
- 应用场景： 用于创建或更新资源。是幂等的，多次相同的PUT请求应该产生相同的结果。
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DELETE：
- 功能： 用于请求服务器删除指定的资源。
- 应用场景： 用于删除指定资源。是幂等的，多次相同的DELETE请求应该产生相同的结果。
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PATCH：
- 功能： 用于对资源进行部分更新。请求的参数通常包含在请求体中，表示对资源的局部修改。
- 应用场景： 用于对资源进行局部更新，而不是替换整个资源。
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HEAD：
- 功能： 类似于GET请求，但服务器只返回响应头，不返回实体主体。常用于检查资源的元信息，如是否存在、是否已经修改等。
- 应用场景： 用于获取资源的头部信息，而不需要获取整个资源的内容。
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OPTIONS：
- 功能： 用于获取目标资源支持的通信选项。客户端可以通过这个方法了解服务器支持的方法。
- 应用场景： 用于确定服务器支持的方法，以及支持的头信息等。
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TRACE：
- 功能： 用于在目标服务器上执行一个消息环回测试，客户端发送的请求会在最终的服务器上返回，用于诊断和调试。
- 应用场景： 主要用于网络诊断，通常不会在实际应用中直接使用。
选择适当的HTTP请求类型取决于具体的操作和业务需求。每种请求类型都有其独特的功能和应用场景，使其适用于不同的情境。
1.2 HTTP请求报文格式
HTTP请求报文是客户端发送给服务器的文本信息，包含请求的各种参数和头信息。它的基本格式如下：
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其中，各部分的含义如下：
以下是一个具体的例子：
GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.example.com User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:99.0) Gecko/20100101 Firefox/99.0 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8 Accept-Language: en-US,en;q=0.5 Connection: keep-alive Upgrade-Insecure-Requests: 1- 1
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在这个例子中：
- 请求方法是GET。
- 请求的资源标识符是
/index.html。 - 使用的HTTP协议版本是HTTP/1.1。
- 请求头部包含了
Host、User-Agent、Accept等字段，每个字段都以: - 由于GET请求通常不包含请求体，因此没有
对于包含请求体的请求，例如POST请求，请求体会紧随请求头部，并用一个空行分隔。例如：
POST /submit-form HTTP/1.1 Host: www.example.com User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:99.0) Gecko/20100101 Firefox/99.0 Content-Type: application/x-www-form-urlencoded Content-Length: 23 username=johndoe&password=123- 1
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在这个例子中，请求体包含了表单数据
username=johndoe&password=123，并通过Content-Type头字段指定了数据的格式。1.3 HTTP响应报文格式
HTTP响应报文是服务器返回给客户端的文本信息，包含了服务器对客户端请求的响应。其基本格式如下：
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其中，各部分的含义如下：
以下是一个具体的例子：
HTTP/1.1 200 OK Date: Mon, 15 Nov 2023 12:00:00 GMT Server: Apache Content-Type: text/html Content-Length: 1234 Connection: keep-aliveHello, World! Welcome to my website!
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在这个例子中：
- 使用的HTTP协议版本是HTTP/1.1。
- 状态码是200，表示请求成功。
- 原因短语是"OK"，为状态码的文本描述。
- 响应头部包含了
Date、Server、Content-Type等字段。 - 由于这是一个简单的HTML响应，响应体包含了一个HTML文档。
对于包含响应体的响应，例如HTML页面、JSON数据等，响应体会紧随响应头部，并用一个空行分隔。响应体的格式和内容取决于服务器的实际响应。
1.4 拓展：GET vs POST 请求方法
GET和POST请求在HTTP中的请求报文和响应报文中有一些区别，这主要涉及到数据的传递方式和一些特定的语义约定。
GET请求
请求报文：
- 参数传递： GET请求的参数通常附在URL的查询字符串中，通过
?和&符号进行连接，例如：http://example.com/resource?param1=value1¶m2=value2。 - 请求体： GET请求通常没有请求体，因为它用于请求资源，而不是向服务器提交数据。
响应报文
- 响应体： GET请求的响应体包含了服务器返回的资源数据。
POST请求
请求报文
- 参数传递： POST请求的参数通常包含在请求体中，而不是在URL中，特别是用于提交表单数据或上传文件等场景。
- 请求体： POST请求的请求体包含了客户端提交给服务器的数据。
响应报文
- 响应体： POST请求的响应体包含了服务器对提交的数据的处理结果。
其他注意事项
- 安全性： POST请求的数据包含在请求体中，相对于GET请求，POST请求具有更好的安全性，因为它不会在URL中明文传递敏感信息。
- 幂等性： GET请求是幂等的，多次相同的GET请求应该产生相同的结果。POST请求是非幂等的，多次相同的POST请求可能会产生不同的结果。
示例：
GET请求示例
请求报文：
GET /resource?param1=value1¶m2=value2 HTTP/1.1 Host: example.com- 1
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响应报文：
HTTP/1.1 200 OK Content-Type: text/html Content-Length: 1234GET Response This is the response to a GET request.
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POST请求示例
请求报文：
POST /submit-form HTTP/1.1 Host: example.com Content-Type: application/x-www-form-urlencoded Content-Length: 27 param1=value1¶m2=value2- 1
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响应报文：
HTTP/1.1 200 OK Content-Type: application/json Content-Length: 45 {"status": "success", "message": "POST response"}- 1
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总的来说，GET和POST请求的区别主要在于参数传递的方式、请求体的内容和请求的语义。GET适用于获取资源，而POST适用于向服务器提交数据。
2 实战
2.1 QtNetwork模块介绍
QtNetwork模块是Qt中用于网络编程的模块，提供了一系列用于处理网络通信的类和工具。以下是QtNetwork模块的一些主要功能：
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TCP和UDP通信： 提供
QTcpSocket和QUdpSocket等类，用于实现TCP和UDP协议的通信。这些类使得在Qt应用程序中创建和管理网络连接变得相对简单。 -
HTTP客户端和服务器： 提供
QNetworkAccessManager类，用于实现HTTP协议的客户端功能。它支持GET、POST等HTTP请求方法，并允许异步地发送和接收HTTP请求。 -
网络请求和响应处理： 提供
QNetworkRequest和QNetworkReply等类，用于构建和处理网络请求。这些类提供了丰富的功能，包括请求头的设置、数据的传输和响应的处理等。 -
FTP客户端： 提供
QFtp类，用于实现FTP协议的客户端功能。它允许在Qt应用程序中进行文件传输操作。 -
网络代理： 支持网络代理设置，可以通过
QNetworkProxy类配置网络代理，以便在需要时通过代理服务器进行网络通信。 -
网络协议支持： QtNetwork模块支持各种网络协议，包括IPv4和IPv6，SSL/TLS等。这使得Qt应用程序能够适应多种网络环境和安全需求。
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网络状态监控： 提供
QNetworkConfiguration和QNetworkConfigurationManager类，用于监控和管理网络配置，以便在应用程序中适应不同的网络状态。 -
网络缓存： 提供
QNetworkDiskCache等类，用于实现网络缓存，以提高应用程序的性能并减少对网络资源的依赖。
这些功能使QtNetwork成为一个强大的网络编程工具，适用于开发涉及网络通信的各种应用，从简单的客户端到复杂的服务器应用。
2.2 编程实现HTTP客户端
根据上述描述，可以知道，使用
QTcpSocket和QUdpSocket、QNetworkAccessManager、QNetworkRequest和QNetworkReply等类可以实现简单的HTTP客户端。接下来是代码：
#include#include #include #include #include #include int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); // 创建网络访问管理器 QNetworkAccessManager manager; // 创建HTTP请求 QNetworkRequest getRequest(QUrl("http://example.com")); // 发送GET请求 QNetworkReply *getReply = manager.get(getRequest); // 处理GET请求完成的信号 QObject::connect(getReply, &QNetworkReply::finished, [&]() { if (getReply->error() == QNetworkReply::NoError) { qDebug() << "GET Response:" << getReply->readAll(); } else { qDebug() << "GET Error:" << getReply->errorString(); } getReply->deleteLater(); }); // 进入应用程序事件循环 return a.exec(); } - 1
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在使用 Qt 进行网络请求时，尤其是在进行异步的网络操作时，需要进入应用程序的事件循环。这是因为 Qt 的事件循环负责处理事件，而网络请求的完成（比如接收到服务器的响应）通常是通过 Qt 的信号-槽机制来处理的。
让我们来详细解释一下：
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异步操作： Qt 的网络操作通常是异步的，即在发起网络请求后，程序会继续执行后续的代码而不等待请求完成。这是为了确保应用程序的界面和其他部分能够保持响应性，不被阻塞。
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信号-槽机制： 当网络请求完成时，
QNetworkReply会发出finished信号。你在代码中使用QObject::connect来连接这个信号到一个槽函数，以便在请求完成时执行一些操作。 -
事件循环： 为了让信号-槽机制正常工作，需要进入应用程序的事件循环。调用
QCoreApplication::exec()或者QEventLoop::exec()启动事件循环，使得 Qt 可以不断地检查并处理事件队列。
在代码中，调用
return a.exec();启动了事件循环。这样，当GET请求完成并发出finished信号时，相关的槽函数将会被执行。如果没有进入事件循环，这个槽函数将不会被触发，因为事件循环负责调度信号的处理。简而言之，进入应用程序的事件循环是确保异步操作和信号-槽机制正常工作的关键步骤。如果你的应用程序没有事件循环，它将无法及时响应和处理异步操作的完成事件。
2.3 编程实现HTTP服务器
#ifndef MYHTTPSERVER_H #define MYHTTPSERVER_H #include#include #include #include class MyHTTPServer : public QTcpServer { Q_OBJECT public: MyHTTPServer(QObject *parent = nullptr) : QTcpServer(parent) {} protected: //-------------------------------------- // 说明：这是 QTcpServer 类的虚函数，当有新的连接到达时，会被调用。 // 日期：2023-11-15 // 作者：何浩文 //-------------------------------------- void incomingConnection(qintptr socketDescriptor) override { QTcpSocket *socket = new QTcpSocket(this); socket->setSocketDescriptor(socketDescriptor); // 读取客户端请求 connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, [&]() { QByteArray requestData = socket->readAll(); processRequest(requestData, socket); // 关闭连接 socket->disconnectFromHost(); }); // 处理连接断开 connect(socket, &QTcpSocket::disconnected, [&]() { socket->deleteLater(); }); } private: //-------------------------------------- // 说明：这个函数用于解析 HTTP 请求，分析请求的方法和路径，并调用相应的处理函数。 // 日期：2023-11-15 // 作者：海码007 //-------------------------------------- void processRequest(const QByteArray &requestData, QTcpSocket *socket) { // 解析请求 QString requestString = QString::fromUtf8(requestData); QStringList requestLines = requestString.split("\r\n"); // 解析第一行，获取请求方法和路径 QString firstLine = requestLines.first(); QStringList parts = firstLine.split(" "); QString method = parts.value(0); QString path = parts.value(1); // 处理 GET 请求 if (method == "GET") { handleGetRequest(path, socket); } // 处理 POST 请求 else if (method == "POST") { handlePostRequest(path, requestData, socket); } } //-------------------------------------- // 说明：处理 HTTP GET 请求的具体逻辑。 // 日期：2023-11-15 // 作者：海码007 //-------------------------------------- void handleGetRequest(const QString &path, QTcpSocket *socket) { QTextStream responseStream(socket); responseStream.setAutoDetectUnicode(true); // 构造HTTP响应 responseStream << "HTTP/1.1 200 OK\r\n" << "Content-Type: text/html\r\n" << "Connection: close\r\n" << "\r\n" << " Hello, World! (GET)
"; // 刷新并等待数据发送完毕 socket->flush(); socket->waitForBytesWritten(); } //-------------------------------------- // 说明：处理 HTTP POST 请求的具体逻辑。 // 日期：2023-11-15 // 作者：海码007 //-------------------------------------- void handlePostRequest(const QString &path, const QByteArray &requestData, QTcpSocket *socket) { // 解析 POST 数据 QUrlQuery postData(requestData); QString value = postData.queryItemValue("key"); QTextStream responseStream(socket); responseStream.setAutoDetectUnicode(true); // 构造HTTP响应 responseStream << "HTTP/1.1 200 OK\r\n" << "Content-Type: text/html\r\n" << "Connection: close\r\n" << "\r\n" << "Hello, "
<< value << "! (POST)"; // 刷新并等待数据发送完毕 socket->flush(); socket->waitForBytesWritten(); } }; #endif // MYHTTPSERVER_H- 1
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