08-进阶实战1：实现一个web服务器

《Rust语言圣经》多线程Web服务器实战精要速成

3 分钟阅读

精要笔记 · 基于 Rust语言圣经「进阶实战1: 实现一个 web 服务器」

实践应用：多线程Web服务器

口诀：TCP 监听 → 读 HTTP → 写响应 → 线程池并发 → Drop 优雅关。

多线程非最佳方案；高并发 IO 用 async/tokio（见第 09 章）。

构建单线程 Web 服务器

监听 TCP 连接

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use std::net::TcpListener;

fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();
    for stream in listener.incoming() {
        let stream = stream.unwrap();
        handle_connection(stream);
    }
}

7878 避开 80/8080；bind 返回 Result；incoming() 阻塞迭代连接尝试
浏览器可能多次 Connection established!（重试 + drop 关连接）

读取请求

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use std::io::{prelude::*, BufReader};
use std::net::{TcpListener, TcpStream};

fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let http_request: Vec<_> = BufReader::new(&mut stream)
        .lines()
        .map(|r| r.unwrap())
        .take_while(|line| !line.is_empty())
        .collect();
}

需 BufRead 才能用 lines()；空行 \r\n\r\n 标志请求头结束

HTTP 请求长啥样

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Method Request-URI HTTP-Version\r\n
Header: value\r\n
\r\n
message-body

请求应答

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let response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n";
stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();

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HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n

返回 HTML 页面

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let contents = fs::read_to_string("hello.html").unwrap();
let response = format!(
    "{}\r\nContent-Length: {}\r\n\r\n{}",
    status_line, contents.len(), contents
);
stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
stream.flush().unwrap();

验证请求和选择性应答

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let request_line = &http_request[0];
let (status_line, filename) = match &request_line[..] {
    "GET / HTTP/1.1" => ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html"),
    _ => ("HTTP/1.1 404 NOT FOUND", "404.html"),
};

构建多线程 Web 服务器

基于单线程模拟慢请求

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"GET /sleep HTTP/1.1" => {
    thread::sleep(Duration::from_secs(5));
    ("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html")
}

单线程：慢请求阻塞后续连接 → 需并发

使用线程池改善吞吐

口诀：固定 N 线程 + 任务队列，防 DoS（无限 spawn）。

为每个请求生成一个线程

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thread::spawn(|| handle_connection(stream));

可行但线程无上限 → 资源耗尽

限制创建线程的数量

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let pool = ThreadPool::new(4);
pool.execute(|| handle_connection(stream));

使用编译器驱动的方式开发 ThreadPool

execute 签名参考 thread::spawn：

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pub fn execute<F>(&self, f: F)
where
    F: FnOnce() + Send + 'static,
{ /* ... */ }

`new` 还是 `build`

new：简单初始化；build：复杂构建（如 Config::build）
线程池用 new；assert!(size > 0)

存储线程

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pub struct ThreadPool {
    workers: Vec<Worker>,
}
struct Worker {
    id: usize,
    thread: thread::JoinHandle<()>,
}

将代码从 ThreadPool 发送到线程中

Worker 从 channel 取任务，类似服务员→厨房。

将请求发送给线程

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type Job = Box<dyn FnOnce() + Send + 'static>;
let (sender, receiver) = mpsc::channel();
let receiver = Arc::new(Mutex::new(receiver));

Worker 循环：

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loop {
    let job = receiver.lock().unwrap().recv().unwrap();
    job();
}

实现 execute 方法

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pub fn execute<F>(&self, f: F)
where
    F: FnOnce() + Send + 'static,
{
    self.sender.as_ref().unwrap().send(Box::new(f)).unwrap();
}

while let 的巨大陷阱

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// 错：recv 报错时 panic
while let Ok(job) = receiver.lock().unwrap().recv() { job(); }

// 对：Err 时 break
loop {
    let job = match receiver.lock().unwrap().recv() {
        Ok(job) => job,
        Err(_) => break,
    };
    job();
}

优雅关闭和资源清理

为线程池实现 Drop

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struct Worker {
    id: usize,
    thread: Option<JoinHandle<()>>,
}

impl Drop for ThreadPool {
    fn drop(&mut self) {
        drop(self.sender.take()); // 释放 sender
        for w in &mut self.workers {
            if let Some(t) = w.thread.take() { t.join().unwrap(); }
        }
    }
}

停止工作线程

drop(sender) → recv() 返回 Err → worker 退出 loop
main 用 listener.incoming().take(2) 限制连接数，触发 pool drop

完整代码

main.rs 骨架：

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use hello::ThreadPool;
use std::{fs, io::prelude::*, net::TcpListener, net::TcpStream, thread, time::Duration};

fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();
    let pool = ThreadPool::new(4);
    for stream in listener.incoming().take(2) {
        pool.execute(|| handle_connection(stream.unwrap()));
    }
    println!("Shutting down.");
}

fn handle_connection(mut stream: TcpStream) { /* 读 buffer → match 路径 → 写响应 */ }

lib.rs 骨架：

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use std::{sync::{mpsc, Arc, Mutex}, thread};

pub struct ThreadPool {
    workers: Vec<Worker>,
    sender: Option<mpsc::Sender<Job>>,
}
type Job = Box<dyn FnOnce() + Send + 'static>;
// new: channel + Arc<Mutex<receiver>> + N 个 Worker
// execute: send(Box::new(f))
// Drop: take sender + join workers

可以做的更多

增加请求解析、日志、HTTPS、async 重写

上一章节的遗留问题

while let Ok 陷阱；Option<JoinHandle> + take() 解决 drop 所有权

最后修改 July 30, 2026: 更新 (33710aaae)