HTTP協議及Python實現

最近的項目需要頻繁在前后端之間傳輸數據，本篇主要介紹HTTP協議以及數據傳輸方法。

1 HTTP協議

1.1 http協議簡介

??HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是一種用于傳輸超文本數據的應用層協議。它是萬維網上數據交換的基礎，定義了客戶端和服務器之間進行通信的規則。這里需要注意以下幾點：

  • 超文本數據：指的是在網絡上通過HTTP協議傳輸的HTML文檔或其他超文本數據，可以包含文本、圖片、鏈接、多媒體等元素，用于構建網頁內容。
  • 客戶端：發送HTTP請求想向服務端請求特定的資源或執行特定的資源，通常是指瀏覽器、移動應用、命令行工具(如curl)或其他通過HTTP發送請求的程序。
  • 服務端：接收并處理HTTP請求，根據請求的內容執行相應的操作，最后將結果封裝在HTTP響應中返回給客戶端。
1.2 http請求

??http請求是由客戶端程序自動設置的，而不需要用戶手動設置。一個完整的http請求主要包含以下信息：

  • 請求行(Request Line)：包括請求方法、請求的資源路徑和HTTP協議版本。例如：GET /index.html HTTP/1.1。目前常用的http請求方法包括：GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS、PATCH、TRACE(已被禁用)、CONNECT。后文會詳細介紹前7種方法。
  • 請求頭部(Request Headers)：主要包括請求元信息如Host、User-Agent、Content-Type等。
  • 空行：請求頭部與請求體之間必須有一個空行來表示頭部的結束。
  • 請求體(Request Body)：在某些請求中可能包含請求體，用于傳輸請求的數據，如 POST、PUT 請求。請求體的內容取決于具體的請求類型和應用需求。

http請求樣例如下：

POST /api/login HTTP/1.1
Host: www.example.com
Content-Type: application/json
Content-Length: 36{"username": "user123", "password": "pass456"}
1.3 http響應

HTTP 響應通常包含了服務端對客戶端請求的回應信息，其中包括狀態行、響應頭部和響應體等組成部分。

  • 狀態行：主要包含http協議版本、狀態碼和狀態信息(與狀態碼相關的可讀性描述)。常用的http響應的狀態碼及狀態信息主要有：200 OK(請求成功)、301 Moved Permanently(永久重定向)、302 Found(臨時重定向)、400 Bad Request(錯誤請求)、401 Unauthorized(未授權)、403 Forbidden(禁止訪問)、404 Not Found(未找到)、500 Internal Server Error(內部服務器錯誤)和503 Service Unavailable(服務不可用)。
  • 響應頭部：包含了多個響應頭字段，例如 Date、Content-Type 和 Content-Length 等。
  • 空行：用于分隔響應頭部和響應體。
  • 響應體：HTTP 響應體主要包含了服務器返回給客戶端的實際數據或資源，其內容取決于具體的請求和服務器處理結果。

一個http響應樣例如下(這里的響應體是一段html格式)：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 18 May 2024 12:00:00 GMT
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 127<!DOCTYPE html>
<html>
<head><title>Example Page</title>
</head>
<body><h1>Hello, World!</h1>
</body>
</html

Tips: http請求和響應的頭部信息中都可以添加用戶自定義的設置。

1.4 請求體/響應體

??HTTP協議的請求體和響應體的數據類型并不完全一致，但相差不大，請求頭和響應頭中的Content-Type通常用來設定數據類習慣。常見的數據類型主要包括以下幾種：

  • 表單數據：該類型通常采用application/x-www-form-urlencoded或multipart/form-data 編碼。這種類型通常使用鍵值對的形式提交數據，常用于提交表單數據。舉例如下(只展示必要信息, 下同)
Content-Type: application/x-www-form-urlencodedusername=user123&password=pass456
  • JSON數據：該類型常用于 Web API，通常使用application/json編碼。舉例如下：
Content-Type: application/json{"username": "user123", "password": "pass456"}
  • XML數據：該類型常用于傳輸結構化數據，常采用application/xml或text/xml編碼。舉例如下：
Content-Type: application/xml<user><username>user123</username><password>pass456</password>
</user>
  • 純文本數據。舉例如下：
Content-Type: text/plain
Content-Length: 23This is a text message.
  • 二進制數據: 任意格式的二進制數據，如圖片、音頻、視頻等。舉例如下：
Content-Type: multipart/form-data; boundary=boundary123--boundary123
Content-Disposition: form-data; name="image"; filename="example.jpg"
Content-Type: image/jpeg[這里是二進制數據，表示圖片文件的內容]
--boundary123--

2 HTTP請求方法

2.1 GET

??GET請求通過URL傳遞參數，并且參數會顯示在URL的查詢字符串中，因此適用于傳輸較少的數據，比如請求頁面、查詢數據等。其URL(資源請求路徑，即客戶端請求的資源在服務端上的位置或標識。)舉例如下：

http://example.com/api/user?id=123

在這個URL中，http://example.com/api/user是請求的資源在服務端上的地址，id=123是GET請求所要傳遞給服務端的參數，服務端收到GET請求后，解析URL中的參數，根據參數執行相應的操作。
??GET請求通常用于查詢數據，并且因為為URL長度有限，所以不適合傳輸大量數據。

2.2 POST

??POST方法是一種用于向服務器提交數據的請求方法。相比GET請求，POST請求通常使用請求體向服務器端傳輸更多、更復雜的數據，比如表單提交、文件上傳等。其常用的URL結構如下：

http://example.com/api/register

??與GET請求相比，POST請求不是冪等的，即多次發送相同的POST請求，可能會導致服務器狀態的變化，比如重復提交表單會創建多條數據。

2.3 PUT/PATCH

??PUT和PATCH方法都可以實現對服務器資源的更新，PUT可以實現全局更新，而PATCH可以實現局部更新。PATCH請求使用與PUT請求相同的URL結構，用于指定要更新的資源。其URL舉例如下：

http://example.com/api/user/123

在這個URL案例中，123是要更新的用戶的唯一標識符。而要更新的數據可以放在請求體中。資源的唯一標識符通常由請求的 URL 來定義。

2.4 DELETE

??DELETE請求可以刪除指定資源。它允許客戶端從服務器上刪除指定的資源。

2.5 HEAD

??HEAD請求是一種類似于GET請求的請求方法，但是服務器在響應中只返回頭信息，不返回實體主體。HEAD請求通常用于獲取目標資源的元數據，而不需要獲取資源的實際內容。而服務器收到HEAD請求后，依然會執行相應的處理邏輯。但服務端不會返回實體主體，只返回頭信息，這樣可以節省帶寬和處理時間。

2.6 OPTIONS

??OPTIONS 方法是一種用于詢問服務器支持的請求方法和其他資源相關信息的請求方法之一。當客戶端發送 OPTIONS 請求時，服務器會返回一個描述了資源的通用信息的響應。

2.7 Python實現

??雖然 HTTP 協議是一種通用的協議，但不同的編程語言都有自己的庫和工具集來處理網絡通信和HTTP請求。這里僅以Python為例說明：
server.py

from flask import Flask, request, make_response
app = Flask(__name__)userlist=[['1',"admin","12345678"]]
@app.route('/login', methods=['GET','HEAD'])
def login():username = request.args.get('username')password = request.args.get('password')response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'for user in userlist:if user[1] == username and user[2] == password:response.status_code=200response.data='登陸成功'breakelse:response.status_code=400response.data='登陸失敗'return response@app.route('/register', methods=['POST'])
def register():username = request.form.get('username')password = request.form.get('password')len_1=len(userlist)response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'try:userlist.append([str(len_1+1),username,password])response.status_code=200response.data='注冊成功'except:response.status_code=400response.data='注冊失敗'return response@app.route('/updatepassword/<user_id>', methods=['PUT','PATCH'])
def updatepassword(user_id):    response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'password=request.args.get('password')for user in userlist:if user[0] == user_id:user[2]=passwordresponse.status_code=200response.data='修改成功'breakelse:response.status_code=400response.data='修改失敗'return responseif __name__ == '__main__':app.run(port=5000, debug=True)print(userlist)

client.py

from flask import Flask, request, make_response
app = Flask(__name__)userlist=[['1',"admin","12345678"]]
@app.route('/login', methods=['GET','HEAD'])
def login():username = request.args.get('username')password = request.args.get('password')response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'for user in userlist:if user[1] == username and user[2] == password:response.status_code=200response.data='登陸成功'breakelse:response.status_code=400response.data='登陸失敗'return response@app.route('/register', methods=['POST'])
def register():username = request.form.get('username')password = request.form.get('password')len_1=len(userlist)response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'try:userlist.append([str(len_1+1),username,password])response.status_code=200response.data='注冊成功'except:response.status_code=400response.data='注冊失敗'return response@app.route('/updatepassword/<user_id>', methods=['PUT','PATCH'])
def updatepassword(user_id):    response=make_response()response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'password=request.args.get('password')for user in userlist:if user[0] == user_id:user[2]=passwordresponse.status_code=200response.data='修改成功'breakelse:response.status_code=400response.data='修改失敗'return responseif __name__ == '__main__':app.run(port=5000, debug=True)print(userlist)

結果：

登陸失敗
注冊成功
{'Server': 'Werkzeug/2.2.3 Python/3.11.5', 'Date': 'Mon, 13 May 2024 13:02:22 GMT', 'Content-Type': 'text/plain', 'Content-Length': '12', 'Connection': 'close'}
修改成功
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