Servlet Specification V2.4——SRV.4 The Request

HTTP请求处理详解
本文深入探讨HTTP请求处理机制,详细介绍了请求对象、参数获取、属性设置、头部信息、路径元素等核心概念及其处理方法。

SRV.4 The Request

        Request对象压缩了来自客户端request的所有信息。根据HTTP协议,这些信息存放在HTTP header和request的message body中,从客户端传送至服务器。

 

 

SRV.4.1 HTTP Protocol Parameters

        作为request的一部分,servlet的request参数是client发送给servlet container的字符串。当request是一个HttpServletRequest对象,并且满足SRV4.1.1 When Parameters Are Available的条件,container会从URI查询字符串和POST-ed数据中取得参数。
        参数以name-value键值对的形式被存储。任何给定的参数名都可以被赋予多个参数值。下面是 ServletRequest接口用来存取参数的方法:

  • getParameter
  • getParameterNames
  • getParameterValues
  • getParameterMap

        getParameterValues方法返回了一个包含了与指定参数名称绑定的所有参数值String对象数组。getParameter方法的返回值一定是getParameterValues方法返回的String对象数组中的第一个String。getParameterMap方法返回了以java.util.Map表示的request中的所有参数,其中key为参数名称,map value是参数值。
        来自查询字符串的数据和post body都存放在request的参数集合中。查询字符串出现在post body之前。例如,一个request的query string为a=hello,post body里有a=goodbye&a=world,那么结果参数集合就会以a=(hello, goodbye, world)的顺序呈现。
        作为GET request的一部分(由HTTP1.1定义),路径参数并不被这些API暴露。他们必须通过getRequestURI方法或getPathInfo方法返回的String values被分析。

 

SRV.4.1.1 When Parameters Are Available

以下条件是在post form数据在被移至参数集合之前必须满足的条件:

  1. request是HTTP/HTTPS request
  2. HTTP method是POST。
  3. content type是application/x-www-form-urlencoded。
  4. servlet已经对request对象中所有getParameter可以得到的参数做了初始化调用。

        如果条件不满足并且post form数据并没有包含在参数集合中,对于servlet来说,post数据仍然是可用的,可以通过request对象的输入流获得(the post data must still be available to the servlet via the request object's input stream)。当条件满足,post form数据将不能再从request对象的输入流中直接读取。

 

 

SRV.4.2 Atributes

        attribute是绑定在request上的一些对象。Attribute可以由container set到request中,用来表达不能通过API表达的信息;或者由servlet set到request中,用来和其他servlet通讯(通过RequestDispatcher)。Attribute可以通过ServletRequest接口的以下方法来存取:

  • getAttribute
  • getAttributeNames
  • setAttribute

        attribute的value和name是一一对应的。
        根据规范的定义,前缀为{[java.], [javax.]}的attribute是被本规范保留的。同样的,前缀为{[sun.], [com.sun.]}的attribute被sun公司保留。关于所有放到attribute集合中的attribute的命名,一般建议与Java Programming Language Specification关于package命名建议保持一致,也就是域名反序排列。

 

 

SRV.4.3 Header

Servlet可以通过HttpServletRequest接口的以下方法存取HTTP request的header信息:

  • getHeader
  • getHeaders
  • getHeaderNames

        getHeader方法返回以入参为名称的header。多个header可以有同样的名字,例如,Cache-Control headers,在HTTP request中。如果多个header拥有相同的名字,getHeader方法返回request中第一个header。getHeaders方法允许存取以入参为header name的所有的header值,返回一个String对象的枚举类型。
        Headers可以包含int或者Date类型数据的String表达。以下是HttpServletRequest接口中可以以某种格式存取header数据的便捷方法:

  • getIntHeader
  • getDateHeader

        如果getIntHeader方法不能把header中的值转换成int类型的数据,就会抛出NumberFormatException。如果getDateHeader方法不能把header转换成Date类型的数据,就会抛出IllegalArgumentException。

 

 

 

SRV4.4 Request Path Elements

        引导servlet处理request的request路径由很多重要的部分组成。下面的元素通过request对象获取request URI路径再被解析而得到:

  • Context Path:context path前缀与当前servlet所属的servlet context相关。如果这个context是位于web server的URL name space的根节点的“默认”context,那这个path就是一个空字符串。否则,如果context部位於server的URL name space根节点,那context path就是以字符'/'开始,以字符'/'结束但包括'/'的一段字符。
  • Servlet Path:servlet path是直接激活request与servlet的映射的部分。以字符'/'开始,除了在request匹配'/*'模式的情况下。在这种情况下,它是个空字符串。
  • PathInfo:这部分的request path既不是context path,也不是servlet path。它要么在没有额外的path时为空,要么就是以'/'开头的字符串。

        以下为HttpServletRequest的一些方法,用来存取这些信息:

  • getContextPath
  • getServletPath
  • getPathInfo

        重点需要注意的是,除了URL编码不同于request URI和路径部分,以下的方程式为恒等式:requestURI =  contextPath + servletPath + pathInfo

        以下是一些例子,用来阐明以上的要点:见图SRV.4.4 - 01.png,SRV.4.4 - 02.png

 

 

SRV.4.5 Path Translation Methods

        开发者可以地通过API中的两个便捷方法来获得等价于特定路径的文件系统路径(obtain the file system path equivalent to a particular path)。这些方法是:

  • ServletContext.getRealPath
  • HttpServletRequest.getPathTranslated

        getRealPath方法以一个String为参数,返回一个代表了本地文件系统上的文件的String表达形式,一个符合文件位置的路径。getPathTranslated方法计算了request的pathInfo的真实路径。
        在servlet container不能为这些方法找到一个和法文件路径的情况下,比如web应用程序从一个存档文件中被执行,在本地无发存取的远程文件系统上,或者在数据库中,这些方法会返回null。

 

 

SRV.4.6 Cookies

        HttpServletRequest接口提供了getCookies方法来获得request中现存的cookie数组。这些cookie是每一次客户端发起请求时client发起送至server的的数据。一般来说,作为cookie的一部分client返回的唯一信息就是cookie的name和value。其他在cookie被发送至浏览器是可以被set的cookie属性,比如注释,并不是典型的返回信息。

 

 

SRV.4.7 SSL Attributes

        如果request通过安全协议传送,就像HTTPS,这个信息必须通过ServletRequest接口的isSecure方法被呈现。Web container一定会呈现以下的attribute给servlet程序员:见图SRV.4.7 - 01.png。

        如果有一个SSL证书与request相关联,它一定会被servlet container作为java.security.cert.X509Certificate类型的对象数组展示给servlet开发者,并且通过ServletRequest的attribute javax.servlet.request.X509Certificate被访问。
        数组定义的书序是配用来验证的列表(The order of this array is defined as being in ascending order of trust)。数组中的第一个证书是被客户端set的,接下来的一个用来验证第一个证书,这样一直往后排。

 

 

SRV.4.8 Internationalization

        如果愿意,客户端可以选择以它喜欢的语言获得从web服务器返回的response。服务器可以使用Accept_Language header从客户端获得这些信息并进行通讯,通过使用HTTP/1.1规范中描述的其他机制。(This information can be communicated from the client using the Accept-Language header along with other mechanisms described in the HTTP/1.1 specification)。ServletRequest接口提供了一下方法来决定request的语言偏好(the preferred locale):

  • getLocal
  • getLocales

        getLocal方法会返回客户端设置的response content的语言偏好(the preferred locale)。参见RFC 2616(HTTP/1.1)的14.4节以获取更多关于Accept-Language header如何必须解析来决定客户端的语言偏好(how the Accept-Language header must interpreted to determine the preferred language of the client)。
        getLocales方法会返回一个语言偏好对象的枚举,以客户端选择的语言偏好开始降序排列,这些偏好是客户端可以接受的(return an Enumeration of Locale objects indicating, in decreasing order starting with the preferred locale, the locales that are acceptable to the client)。
        如果客户端没有选择语言偏好,那getLocale方法返回的语言偏好就会为servlet container的默认偏好,而getLocales方法返回的枚举类型必须只包含一个元素,就是默认偏好。

 

 

SRV4.9 Request data encoding

        目前,很多浏览器发送字符不用content-type header限定编码,而把字符编码的决定权公开给HTTP request读取。如果没有被client request设定的话,Container用来创建request reader和解析POST数据的默认request编码是“ISO-8859-1”。如果client发送字符编码失败,getCharacterEncoding方法会返回null。
        如果client没有设定字符编码并且request数据被编码为与以上提及的默认编码不一致的编码,就会发生错误。为了解决这种情况,ServletRequest接口中加入了一个新的方法setCharacterEncoding(String enc)。开发者可以通过调用这个方法override container支持的字符编码。setCharacterEncoding方法会在从request中传送任何post数据和读取任何输入之前被调用。如果数据在方法调用前被读取,则不会对字符编码产生影响。

 

 

SRV4.10 Lifetime of the Request Object

        每个request对象都只在对应的servlet的service方法的范围内有效,或者在filter的doFilter方法的范围内有效。为了避免request对象创建的性能开销过大,container一般会回收request对象。开发者必须清楚的是,在以上描述的范围之外维护request对象的引用是不被推荐的,因为这有可能引起不可预知的结果。

<think>我们被要求解析并优化一个C++ ROS服务调用函数,该函数用于机械臂的抓取和放置操作。根据引用内容,我们知道ROS中机械臂控制涉及到MoveIt!、Gazebo仿真以及实际机器人的控制。我们将首先解析一个典型的服务调用函数,然后提出优化建议。 ### 1. 典型机械臂抓取服务调用函数解析 假设我们有一个ROS服务名为`/arm_manipulation_service`,该服务类型为`manipulation_msgs::PickPlace`(这里仅为示例,实际服务类型可能不同)。客户端调用该服务以执行抓取和放置操作。 一个基础的服务调用函数可能如下: ```cpp #include <ros/ros.h> #include <manipulation_msgs/PickPlace.h> // 假设的服务类型 bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &object_name, const geometry_msgs::Pose &pick_pose, const geometry_msgs::Pose &place_pose) { // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>("/arm_manipulation_service"); // 等待服务可用 if (!client.waitForExistence(ros::Duration(5.0))) { ROS_ERROR("Service not available."); return false; } // 设置请求数据 manipulation_msgs::PickPlace srv; srv.request.object_name = object_name; srv.request.pick_pose = pick_pose; srv.request.place_pose = place_pose; // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (srv.response.success) { ROS_INFO("Service call succeeded: %s", srv.response.message.c_str()); return true; } else { ROS_ERROR("Service call failed: %s", srv.response.message.c_str()); return false; } } else { ROS_ERROR("Failed to call service."); return false; } } ``` #### 函数解析: 1. **创建服务客户端**:使用`nh.serviceClient`创建指定服务类型的客户端。 2. **等待服务**:使用`waitForExistence`等待服务端可用,超时5秒。 3. **设置请求**:填充服务请求,包括物体名称、抓取位姿和放置位姿。 4. **调用服务**:使用`client.call(srv)`发送请求,并检查响应中的成功标志。 ### 2. 优化建议 #### a) 增加服务连接检查 在创建客户端后,可以检查服务是否存在,避免在服务不存在时等待超时。 ```cpp if (!ros::service::exists("/arm_manipulation_service", false)) { ROS_ERROR("Service does not exist."); return false; } ``` #### b) 使用异步调用(可选) 对于长时间运行的服务,可以考虑使用异步调用,避免阻塞主线程。但需要根据实际应用场景决定。 #### c) 参数配置化 将服务名称、超时时间等作为参数传入,增加灵活性。 ```cpp bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &service_name, double timeout_sec, ...) { ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>(service_name); // 等待服务可用,使用参数timeout_sec if (!client.waitForExistence(ros::Duration(timeout_sec))) { ROS_ERROR("Service %s not available within %f seconds.", service_name.c_str(), timeout_sec); return false; } // ... 其余代码 } ``` #### d) 错误处理细化 根据服务返回的错误信息进行更细化的错误处理,例如重试机制。 #### e) 日志输出优化 使用不同的日志级别输出信息,例如在调试时输出更多细节。 #### f) 确保线程安全 如果函数可能被多个线程调用,需要确保服务客户端的创建和调用是线程安全的。通常,ROS服务客户端不是线程安全的,因此需要加锁。 ```cpp #include <mutex> std::mutex service_mutex; bool callPickPlaceService(...) { std::lock_guard<std::mutex> lock(service_mutex); // ... 函数体 } ``` ### 3. 完整优化示例 结合以上优化,我们得到以下改进版本: ```cpp #include <ros/ros.h> #include <manipulation_msgs/PickPlace.h> #include <mutex> std::mutex service_mutex; // 全局锁,用于多线程保护 bool callPickPlaceService(ros::NodeHandle &nh, const std::string &service_name, double timeout_sec, const std::string &object_name, const geometry_msgs::Pose &pick_pose, const geometry_msgs::Pose &place_pose) { // 加锁保证线程安全 std::lock_guard<std::mutex> lock(service_mutex); // 检查服务是否存在 if (!ros::service::exists(service_name, false)) { ROS_ERROR("Service %s does not exist.", service_name.c_str()); return false; } // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<manipulation_msgs::PickPlace>(service_name); // 等待服务可用 if (!client.waitForExistence(ros::Duration(timeout_sec))) { ROS_ERROR("Service %s not available within %f seconds.", service_name.c_str(), timeout_sec); return false; } // 设置请求数据 manipulation_msgs::PickPlace srv; srv.request.object_name = object_name; srv.request.pick_pose = pick_pose; srv.request.place_pose = place_pose; // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (srv.response.success) { ROS_INFO("Service call succeeded: %s", srv.response.message.c_str()); return true; } else { ROS_ERROR("Service call failed: %s", srv.response.message.c_str()); return false; } } else { ROS_ERROR("Failed to call service %s.", service_name.c_str()); return false; } } ``` ### 4. 注意事项 - 实际服务类型可能不同,需要根据具体服务消息类型进行调整。 - 在真实机器人控制中,可能需要考虑机械臂的状态反馈,例如在抓取前检查物体是否已被抓取,放置后检查是否放置成功等。这些可以通过在服务调用前后添加状态检查来实现。 - 在仿真环境中(如Gazebo),可能需要额外的步骤来同步仿真世界,例如在抓取物体后,将物体附着到机械臂末端;放置时,从末端释放物体[^2]。 ### 5. 与MoveIt!结合 如果使用MoveIt!进行运动规划,抓取操作通常涉及以下步骤: 1. 移动到预抓取位姿(pre-grasp pose) 2. 沿着抓取方向移动到抓取位姿(grasp pose) 3. 闭合夹爪 4. 移动到预放置位姿(pre-place pose) 5. 移动到放置位姿(place pose) 6. 打开夹爪 这些步骤可能被封装在服务中,也可能通过动作库(ActionLib)实现。因此,服务调用可能需要更复杂的请求参数,例如抓取和放置的位姿、夹爪控制指令等。 ### 总结 我们解析了一个典型的ROS服务调用函数用于机械臂抓取放置操作,并提出了优化建议,包括参数配置化、线程安全、错误处理细化等。同时,我们注意到在真实应用场景中,还需要考虑与仿真或实际硬件的交互细节。 §§相关问题§§ 1. ROS服务调用和话题通信有什么区别?在机械臂控制中如何选择? 2. 如何设计一个机械臂抓取放置的ROS服务? 3. 在机械臂控制中,如何处理服务调用超时或失败的情况? 4. 如何将优化后的服务调用函数集成到现有的ROS节点中?</think>### C++ ROS 机械臂抓取服务调用函数解析与优化 #### 1. 基础服务调用函数解析 以下是一个典型的机械臂抓取服务调用函数示例(基于ROS MoveIt!框架): ```cpp #include <ros/ros.h> #include <moveit_msgs/GraspPlanning.h> bool callGraspService(const geometry_msgs::Pose& target_pose) { // 创建服务客户端 ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<moveit_msgs::GraspPlanning>("grasp_planning_service"); // 准备服务请求 moveit_msgs::GraspPlanning srv; srv.request.target = createTargetObject(target_pose); // 创建目标物体描述 srv.request.movable_obstacles = getEnvironmentObstacles(); // 获取环境障碍物 // 调用服务 if (client.call(srv)) { if (!srv.response.grasps.empty()) { executeGrasp(srv.response.grasps[0]); // 执行最优抓取方案 return true; } } else { ROS_ERROR("Grasp planning service call failed!"); } return false; } ``` #### 关键组件解析: 1. **服务类型**:`moveit_msgs/GraspPlanning` - 请求(`request`):包含目标物体位姿和环境障碍物信息 - 响应(`response`):返回可行的抓取方案列表 2. **核心参数**: - `target_pose`:目标物体的6DOF位姿(位置+方向) - `movable_obstacles`:环境中的障碍物信息(来自感知模块) 3. **工作流程**: 1. 创建服务客户端 → 2. 填充请求数据 → 3. 调用服务 → 4. 执行最优抓取方案 #### 2. 常见问题与优化方案 ##### 问题1:服务调用阻塞主线程 **优化方案**:采用异步调用模式 ```cpp // 在类声明中 ros::ServiceClient async_client_; moveit_msgs::GraspPlanningAsync::Ptr pending_request_; void asyncCallGraspService(const geometry_msgs::Pose& target_pose) { auto srv = boost::make_shared<moveit_msgs::GraspPlanning>(); srv->request.target = createTargetObject(target_pose); async_client_.sendRequest(srv); pending_request_ = srv; // 保存请求指针 } // 响应回调函数 void graspResponseCB(const moveit_msgs::GraspPlanning::Response& res) { if (!res.grasps.empty()) { executeGrasp(res.grasps[0]); } } ``` ##### 问题2:缺乏错误重试机制 **优化方案**:添加指数退避重试 ```cpp bool callWithRetry(ros::ServiceClient& client, moveit_msgs::GraspPlanning& srv, int max_retries = 3) { int retry_count = 0; ros::Duration backoff(0.1); // 初始100ms while (ros::ok() && retry_count < max_retries) { if (client.call(srv)) { return true; } backoff *= 2; // 指数退避 backoff.sleep(); retry_count++; } return false; } ``` ##### 问题3:缺少超时控制 **优化方案**:使用`waitForExistence`和自定义超时 ```cpp ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<...>("service_name"); if (!client.waitForExistence(ros::Duration(3.0))) { // 3秒超时 ROS_WARN("Service not available within timeout"); return false; } ``` #### 3. 完整优化版本 ```cpp class GraspController { public: GraspController() : nh_("~") { // 初始化带超时的服务客户端 grasp_client_ = nh_.serviceClient<moveit_msgs::GraspPlanning>( "grasp_planning_service", true // 持久连接 ); if (!grasp_client_.waitForExistence(ros::Duration(5.0))) { ROS_ERROR("Grasp planning service unavailable!"); } } bool executeGraspAction(const geometry_msgs::Pose& target) { moveit_msgs::GraspPlanning srv; srv.request.target = createTarget(target); srv.request.movable_obstacles = getObstacles(); // 带重试的服务调用 if (!callWithRetry(srv)) return false; // 选择最优抓取方案 auto best_grasp = selectOptimalGrasp(srv.response.grasps); // 执行抓取动作 return arm_controller_.executeGrasp(best_grasp); } private: bool callWithRetry(moveit_msgs::GraspPlanning& srv) { int retries = 0; while (retries++ < MAX_RETRIES) { if (grasp_client_.call(srv)) { if (!srv.response.grasps.empty()) return true; ROS_WARN("Empty grasp response"); } ros::Duration(0.5 * retries).sleep(); // 线性退避 } return false; } moveit_msgs::Grasp selectOptimalGrasp( const std::vector<moveit_msgs::Grasp>& grasps) { // 实现基于抓取质量评分的优选逻辑 return *std::max_element(grasps.begin(), grasps.end(), [](const auto& a, const auto& b) { return a.grasp_quality < b.grasp_quality; }); } ros::NodeHandle nh_; ros::ServiceClient grasp_client_; ArmController arm_controller_; const int MAX_RETRIES = 3; }; ``` #### 4. 关键优化点总结 1. **连接管理**: - 使用持久连接(`ros::ServiceClient`的`persistent`参数) - 服务可用性预检查(`waitForExistence`) 2. **健壮性增强**: - 指数退避重试机制 - 响应数据有效性检查 - 多级超时控制 3. **性能优化**: - 异步服务调用模式 - 抓取方案预筛选 - 并行环境数据获取 4. **可维护性**: - 错误处理集中化 - 参数可配置化(重试次数、超时时间等) - 日志分级输出(DEBUG/INFO/WARN) #### 5. 实际应用注意事项 1. **真实机器人适配**: - 仿真与实机切换:通过`use_sim_time`参数自动切换控制模式[^4] ```cpp bool use_sim = false; nh_.param("use_sim_time", use_sim, false); if (use_sim) { // Gazebo控制接口 } else { // 真实机械臂驱动接口 } ``` 2. **抓取姿态调整**: - 末端执行器微调(引用[2]中提到的抓取姿态优化) ```cpp void adjustGraspPose(geometry_msgs::Pose& pose) { // 基于物体尺寸的末端微调 pose.position.z += 0.02; // 预抓取高度偏移 } ``` 3. **MoveIt!集成**: - 加载机器人模型参数[^3]: ```cpp robot_model_loader::RobotModelLoader model_loader("robot_description"); robot_model::RobotModelPtr model = model_loader.getModel(); ``` 4. **双机械臂协同**: - 主臂抓取后通过`attach`方法绑定物体[^2] ```cpp moveit_msgs::AttachedCollisionObject att_obj; att_obj.object.id = "target_object"; att_obj.link_name = "gripper_link"; planning_scene_.processAttachedCollisionObjectMsg(att_obj); ```
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