Qt HTTP源碼分析(一)

最近在做一個PC端的數據采集并帶有一定互動功能的小程序,需要與后臺進行通信,從后臺下載資源(視頻、圖片等)。在使用Qt的網絡庫實現http網絡通信的時候出現了一點問題(問題描述:使用QNetworkAccessManager的 finished(QNetworkReply *reply)信號來處理已經發送的請求的結果時,如果多個請求同時發送,使用這種方式僅能收到其中一個請求的reply),因此去查閱了Qt有關網絡部分的源碼,問題的解決得益于分析源碼的過程。
本次分析的是qtbase-opensource-src-5.8.0版本中網絡部分的源碼,對比之前Qt4版本的源碼發生了比較大的改變,Qt5中http/https與其他的協議(ftp、spdy等)的實現分離,http2.0也是單獨實現,http完全從backend的抽象工廠模式中剝離出來,新的http采用外觀模式將http部分的實現隱藏,在源碼內部僅暴露出QHttpThreadDelegate,通過QHttpThreadDelegate與QNetworkReplyHttpImpl之間跨線程的信號槽來實現通信以及數據交互。

image.png

從Qt的幫助文檔中可以了解到http部分對用戶開放的接口情況,QNetworkAccessManager、QNetworkRequest、QNetworkReply三個類包裝在Qt上完成http通信所需要使用的接口。
QNetworkAccessManager -- 負責請求的創建以及狀態管理
QNetworkRequest -- 負責包裝http請求,包括設置協議頭、解析協議頭
QNetworkReply -- 負責接收對應請求的返回信息
關于API的使用就不再贅述,Qt的文檔中有非常詳細的說明與例子可以參考。下面對Qt內部的實現流程進行分析。

1.QNetworkAccessManager --

createRequest(QNetworkAccessManager::Operation op, const QNetworkRequest &req, QIODevice *outgoingData)

返回一個QNetworkReply 對象來處理網絡請求,參數outgoingData是put/post需要上傳的數據,傳入QJson類型需要轉為QByteArray,在put/post內部轉為QBuffer(輸出流對象)再傳給createRequest,默認情況下會調用QNetworkCookieJar::cookiesForUrl()來保存請求的信息。

1)http/https 的創建方式

    // Since Qt 5 we use the new QNetworkReplyHttpImpl
    if (scheme == QLatin1String("http") || scheme == QLatin1String("preconnect-http")
        || scheme == QLatin1String("https") || scheme == QLatin1String("preconnect-https")) {

        QNetworkReplyHttpImpl *reply = new QNetworkReplyHttpImpl(this, request, op, outgoingData);
        connect(this, SIGNAL(networkSessionConnected()),
                reply, SLOT(_q_networkSessionConnected()));
        return reply;
    }

2)其他協議的創建方式

    // first step: create the reply
    QNetworkReplyImpl *reply = new QNetworkReplyImpl(this);
    if (!isLocalFile) {
        connect(this, SIGNAL(networkSessionConnected()),
                reply, SLOT(_q_networkSessionConnected()));
    }
    QNetworkReplyImplPrivate *priv = reply->d_func();
    priv->manager = this;

    // second step: fetch cached credentials
    // This is not done for the time being, we should use signal emissions to request
    // the credentials from cache.
    // third step: find a backend
    priv->backend = d->findBackend(op, request);

    if (priv->backend) {
        priv->backend->setParent(reply);
        priv->backend->reply = priv;
    }

    reply->setSslConfiguration(request.sslConfiguration());

    // fourth step: setup the reply
    priv->setup(op, request, outgoingData);

i)在當前版本的源碼中已經找不到QNetworkAccessHttpBackend的工廠類實現了,在同步的http請求中依然能夠看到相關的代碼,關于Backend工廠的創建有一段比較有意思的包含了原子操作的代碼(個人猜測用于實現享元模式,還有待仔細分析)。我們使用的http請求默認為異步請求,而且Qt沒有開放synchronous的設置,即我們提交的所有http/https請求都是異步處理的(源碼中關于同步請求部分的處理可以暫時忽略)。
ii)可以看出QNetworkReplyHttpImpl 是作為通信中轉以及數據交互非常重要的類。

2.QNetworkReplyHttpImpl --

postRequest(const QNetworkRequest &newHttpRequest)
image.png
QHttpThreadDelegate *delegate = new QHttpThreadDelegate;
    // deleteLater 可以安全的刪除delegate
    QObject::connect(thread, SIGNAL(finished()), delegate, SLOT(deleteLater()));
        //通信狀態以及數據交互
        ...
        // 用于開始請求.
        QObject::connect(q, SIGNAL(startHttpRequest()), delegate, SLOT(startRequest()));
        QObject::connect(q, SIGNAL(abortHttpRequest()), delegate, SLOT(abortRequest()));

        // 控制連接的緩沖區
        QObject::connect(q, SIGNAL(readBufferSizeChanged(qint64)), delegate, SLOT(readBufferSizeChanged(qint64)));
        QObject::connect(q, SIGNAL(readBufferFreed(qint64)), delegate, SLOT(readBufferFreed(qint64)));

    // 移動 delegate 到 http thread
    delegate->moveToThread(thread);
    //轉入子線程處理請求
    emit q->startHttpRequest();

3.QHttpThreadDelegate --

startRequest()
image.png
    //檢查是否有本地數據
    if (!connections.hasLocalData()) {
        connections.setLocalData(new QNetworkAccessCache());
    }

    QUrl urlCopy = httpRequest.url();
    urlCopy.setPort(urlCopy.port(ssl ? 443 : 80));
    // 一個 http 對象實質上就是 QHttpNetworkConnection
    httpConnection = static_cast<QNetworkAccessCachedHttpConnection *>(connections.localData()->requestEntryNow(cacheKey));

        if (httpConnection == 0) {
        // no entry in cache; create an object
#ifdef QT_NO_BEARERMANAGEMENT
        httpConnection = new QNetworkAccessCachedHttpConnection(urlCopy.host(), urlCopy.port(), ssl,
                                                                connectionType);
#else
        httpConnection = new QNetworkAccessCachedHttpConnection(urlCopy.host(), urlCopy.port(), ssl,
                                                                connectionType,
                                                                networkSession);
    
    //向httpConnection 傳遞請求
    httpReply = httpConnection->sendRequest(httpRequest);
    httpReply->setParent(this);
      
     //關聯reply中我們需要處理的信號并跳轉
     ...

QHttpThreadDelegate 中聚合了 QHttpNetworkRequest、QHttpNetworkReply、QNetworkAccessCachedHttpConnection、QNetworkSession、QNetworkAccessAuthenticationManager等。

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