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模拟HTML表单上传文件（RFC 1867）

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如今使用HTTP协议定制API已经是十分常见的事情，在普通的GET和POST请求中传递些参数估计人人都会，但是如果我们需要上传文件呢？如果只是传递单个文件，那么将数据流POST给服务器端即可。但如果需要上传多个文件，或是在文件之外需要附带一些信息，那么又该怎么做呢？之前我遇到过一些朋友是这么打算的，他们说，不如就把文件流转化为文本，然后把它当作一个普通的字段传递。这么做自然可以“实现功能”，但缺点也很多。首先，将二进制流转化为文本会增大体积（例如最常见的BASE64编码会增大1/3的数据量）；其次，既然互联网上存在相关的协议，又为何要自定义一套规则呢？其实这便是《RFC 1867 - Form-based File Upload in HTML》，它是我们用HTML表单上传文件时使用的传输协议，虽然十分常用，但似乎了解它的人并不多。

普通POST操作

说起HTML表单，大家绝对不会陌生。例如下面这样的HTML表单：

<form action="http://www.baidu.com/" method="post">
    <input type="text" name="myText1" /><br />
    <input type="text" name="myText2" /><br />
    <input type="submit" />
</form>

提交时会向服务器端发出这样的数据（已经去除部分不相关的头信息）：

POST http://www.baidu.com/ HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 74
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

myText1=hello+world&myText2=%E4%BD%A0%E5%A5%BD%E4%B8%96%E7%95%8C

对于普通的HTML POST表单，它会在头信息里使用Content-Length注明内容长度。头信息每行一条，空行之后便是Body，即“内容”。此外，我们可以发现它的Content-Type是application/x-www-form-urlencoded，这意味着消息内容会经过URL编码，就像在GET请求时URL里的Query String那样。在上面的例子中，myText1里的空格被编码为加号，而myText2，您看得出这是“你好世界”这四个汉字吗？

使用POST上传文件

不过之前的HTML表单是无法上传文件的，因此RFC 1867应运而生，它的目的便是让HTML表单可以提交文件。它对HTML表单的扩展主要是：

为input标记的type属性增加一个file选项。
在POST情况下，为form标记的enctype属性定义默认值为application/x-www-form-urlencoded。
为form标记的enctype属性增加multipart/form-data选项。

于是，如果我们要使用HTML表单提交文件，则可以使用如下定义：

<form action="http://www.baidu.com/" method="post" enctype="multipart/form-data">
    <input type="text" name="myText" /><br />
    <input type="file" name="upload1" /><br />
    <input type="file" name="upload2" /><br />
    <input type="submit" />
</form>

为了实验所需，我们创建两个文件file1.txt和file2.txt，内容分别为“This is file1.”及“This is file2, it's bigger.”。在文本框里写上“hello world”，并选择这两个文件，提交，则会看到浏览器传递了如下数据：

POST http://www.baidu.com/ HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 495
Content-Type: multipart/form-data; boundary=---------------------------7db2d1bcc50e6e

-----------------------------7db2d1bcc50e6e
Content-Disposition: form-data; name="myText"

hello world
-----------------------------7db2d1bcc50e6e
Content-Disposition: form-data; name="upload1"; filename="C:\file1.txt"
Content-Type: text/plain

This is file1.
-----------------------------7db2d1bcc50e6e
Content-Disposition: form-data; name="upload2"; filename="C:\file2.txt"
Content-Type: text/plain

This is file2, it's longer.
-----------------------------7db2d1bcc50e6e--

这段内容比较有趣，值得细细观察。首先，第一个空行之前自然还是HTTP头，之后则是Body，而此时的Body也比之前要复杂一些。根据RFC 1867定义，我们需要选择一段数据作为“分割边界”，这个“边界数据”不能在内容其他地方出现，一般来说使用一段从概率上说“几乎不可能”的数据即可。例如，上面这段数据使用的是IE 9，而我在Chrome下则是这样的：

POST http://www.baidu.com/ HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 473
Content-Type: multipart/form-data; boundary=----WebKitFormBoundaryW49oa00LU29E4c5U

------WebKitFormBoundaryW49oa00LU29E4c5U
Content-Disposition: form-data; name="myText"

hello world
------WebKitFormBoundaryW49oa00LU29E4c5U
Content-Disposition: form-data; name="upload1"; filename="file1.txt"
Content-Type: text/plain

This is file1.
------WebKitFormBoundaryW49oa00LU29E4c5U
Content-Disposition: form-data; name="upload2"; filename="file2.txt"
Content-Type: text/plain

This is file2, it's bigger.
------WebKitFormBoundaryW49oa00LU29E4c5U--

很显然它们两个选择了不同的数据“模式”作为边界――事实上，浏览器提交两次数据时，使用的边界也可能不会相同，这都没有问题。

选择了边界之后，便会将它放在头部的Content-Type里传递给服务器端，实际需要传递的数据便可以分割为“段”，每段便是“一项”数据。从上面的内容中大家应该都能看出数据传输的规范，因此便不做细谈了。只强调几点：

数据均无需额外编码，直接传递即可，例如您可以看出上面的示例中的“空格”均没有变成加号。至于这里您可以看到清晰地文字内容，是因为我们上传了仅仅包含可视ASCII码的文本文件，如果您上传一个普通的文件，例如图片，捕获到的数据则几乎完全不可读了。
IE和Chrome在filename的选择策略上有所不同，前者是文件的完整路径，而后者则仅仅是文件名。
数据内容以两条横线结尾，并同样以一个换行结束。在网络协议中一般都以连续的CR、LF（即\r、\n，或0x0D、Ox0A）字符作为换行，这与Windows的标准一致。如果您使用其他操作系统，则需要考虑它们的换行符。

实现

了解上述策略之后，使用编程来实现文件上传也是顺理成章的事情，例如我这里便编写了一段简单的代码实现这一功能。

首先，我们定义一个Part类，表示每“段”，它的Write方法会写入整段数据。每段数据分为Header和Body两部分，使用WriteHeader和WriteBody两个抽象方法写入：

public abstract class Part
{
    protected abstract void WriteHeader(StreamWriter writer);
    protected abstract void WriteBody(StreamWriter writer);

    public void Write(StreamWriter writer)
    {
        this.WriteHeader(writer);
        writer.WriteLine();
        this.WriteBody(writer);
    }
}

接着便是表示普通字段的NormalPart和文件上传得FilePart：

public class NormalPart : Part
{
    public string Name { get; set; }
    public string Value { get; set; }

    protected override void WriteHeader(StreamWriter writer)
    {
        writer.WriteLine("Content-Disposition: form-data; name=\"{0}\"", this.Name);
    }

    protected override void WriteBody(StreamWriter writer)
    {
        writer.WriteLine(this.Value);
    }
}

public class FilePart : Part
{
    public string Name { get; set; }
    public string FilePath { get; set; }

    protected override void WriteHeader(StreamWriter writer)
    {
        writer.WriteLine(
            "Content-Disposition: form-data; name=\"{0}\"; filename=\"{1}\"",
            this.Name,
            Path.GetFileName(this.FilePath));

        writer.WriteLine("Content-Type: application/octet-stream");
    }

    protected override void WriteBody(StreamWriter writer)
    {
        var data = File.ReadAllBytes(this.FilePath);
        writer.Flush();
        writer.BaseStream.Write(data, 0, data.Length);
        writer.WriteLine();
    }
}

最后便是统一写入各段的Write方法，我在这里使用新建的GUID作为“边界”：

static void Write(StreamWriter writer, IEnumerable<Part> parts)
{
    var guidBytes = Guid.NewGuid().ToByteArray();
    var boundary = "----------------" + Convert.ToBase64String(guidBytes);

    foreach (var p in parts)
    {
        writer.WriteLine(boundary);
        p.Write(writer);
    }

    writer.WriteLine(boundary + "--");
}

其实就是这么简单。不过在实际情况中可能会复杂一些。例如，由于HTTP协议需要先发送头信息，因此我们需要提前计算出Content-Length再传输所有内容，不过我相信这对您来说也不会是件难事。

其他

世界上已经有了足够多的协议，在我看来在绝大部分情况下都无所谓使用自定义的协议。协议在制定时，往往也会考虑到安全、性能等诸多方面，有时候我们自己所谓的“顾虑”其理由也并不充分。更重要的是，使用现成的协议，我们往往都有现成的实现，对于开发和测试都会有很大帮助。

RFC 1867是一个很简单的协议，当然再简单也不是我这短短一篇文章可以完整描述的，其中很多细节（例如在同一个“段”中上传多个文件）就要靠您自己去挖掘了。

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文章信息

作者：老赵来源：老赵点滴
标签：上传模拟表单表单
发布时间：2011-04-27 23:49:47

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