第41课：网络编程 - HTTP

🎯 学习目标

掌握 HttpURLConnection（旧 API，JDK 自带）
掌握 HttpClient（JDK 11+，现代推荐）
实现 RESTful 调用（GET/POST/JSON）
理解 HTTP 请求/响应结构、状态码、头部
知道 OkHttp/Apache HttpClient 等第三方库

📖 一、概念讲解：HTTP 协议回顾

1. HTTP 请求/响应

请求：
  GET /api/users?id=1 HTTP/1.1     ← 请求行（方法 路径 版本）
  Host: example.com                 ← 请求头
  Accept: application/json
  <空行>
  <body>（GET 一般无）

响应：
  HTTP/1.1 200 OK                   ← 状态行（版本 状态码 原因）
  Content-Type: application/json    ← 响应头
  Content-Length: 123
  <空行>
  <body>

2. 常用方法与状态码

方法：GET（查）/POST（增）/PUT（改）/DELETE（删）/PATCH
状态码：2xx 成功（200）、3xx 重定向（301/302）、4xx 客户端错误（400/404/401）、5xx 服务端错误（500/502/503）

3. RESTful 风格

用 HTTP 方法表达操作，URL 表达资源：

GET /users/1 查询用户1
POST /users 创建用户
PUT /users/1 更新用户1
DELETE /users/1 删除用户1

📖 二、HttpURLConnection（旧 API）

java

URL url = new URL("https://api.github.com/users/octocat");
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET");
conn.setRequestProperty("Accept", "application/json");
conn.setConnectTimeout(5000);
conn.setReadTimeout(5000);

int code = conn.getResponseCode();
InputStream is = (code < 400) ? conn.getInputStream() : conn.getErrorStream();
String body = new String(is.readAllBytes(), StandardCharsets.UTF_8);
conn.disconnect();

局限：API 笨重（URL.openConnection）、手动管理连接、无连接池、同步阻塞。JDK 11+ 推荐用 HttpClient 替代。

📖 三、HttpClient（JDK 11+，推荐）

现代、支持 HTTP/2、同步与异步、连接池：

java

import java.net.http.*;
import java.net.URI;

HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
        .version(HttpClient.Version.HTTP_2)
        .connectTimeout(Duration.ofSeconds(5))
        .build();

// GET
HttpRequest getReq = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(URI.create("https://api.github.com/users/octocat"))
        .header("Accept", "application/json")
        .timeout(Duration.ofSeconds(5))
        .GET()
        .build();
HttpResponse<String> resp = client.send(getReq, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println(resp.statusCode());
System.out.println(resp.body());

// POST JSON
String json = "{\"name\":\"Alice\"}";
HttpRequest postReq = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(URI.create("https://example.com/api/users"))
        .header("Content-Type", "application/json")
        .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString(json))
        .build();

// 异步
client.sendAsync(getReq, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
      .thenApply(HttpResponse::body)
      .thenAccept(System.out::println);

优势：构建器模式、HTTP/2、异步（返回 CompletableFuture）、连接池复用、API 清晰。

📖 四、第三方库

OkHttp：Android 常用，连接池、拦截器、简洁 API。
Apache HttpClient：成熟、功能全，企业项目常见。
Spring WebClient / RestTemplate：Spring 生态内集成。

实际项目多用第三方库或 Spring 的客户端，它们封装更好（连接池、拦截器、JSON 自动转换）。

⚠️ 五、常见陷阱

陷阱1：不设超时

不设 connect/read timeout，服务器不响应时永久阻塞。务必设超时。

陷阱2：不处理非 2xx 响应

4xx/5xx 时 getInputStream 抛异常或返回 errorStream，需检查状态码。

陷阱3：连接不关闭

HttpURLConnection.disconnect、HttpClient 资源未释放。用 try-with-resources 或复用 HttpClient。

陷阱4：编码问题

body 用 UTF-8 解码，别用平台默认。JSON Content-Type 指定 charset。

陷阱5：HTTPS 证书

自签名证书需配置 SSLContext 信任，否则 SSLHandshakeException。

🆚 六、Java vs C / 库选择

特性	C（libcurl）	Java
HTTP 客户端	libcurl	HttpClient/OkHttp
异步	回调	CompletableFuture
HTTP/2	libcurl 支持	HttpClient 支持

对 C 程序员：Java 的 HttpClient 对应 C 的 libcurl，但面向对象、支持异步（CompletableFuture）。HTTP 客户端是分布式调用的基础（调外部 API、微服务间调用）。

💡 七、最佳实践

JDK 11+ 用 HttpClient，弃用 HttpURLConnection。
必设超时（connect + read），防永久阻塞。
检查状态码，处理 4xx/5xx。
复用 HttpClient（连接池），别每次新建。
JSON 用 Jackson/Gson 序列化，别手拼字符串。
异步用 sendAsync + CompletableFuture，非阻塞。
HTTPS 证书/代理 按需配置。

📝 练习预告

完成 练习/Ex41_HTTP.java 中的 6 道题：

HttpClient GET 请求
HttpClient POST JSON
状态码与响应头
异步请求（sendAsync）
HttpURLConnection（旧 API 对比）
综合：调用公开 API 并解析 JSON

完成后对比 答案/Sol41.java，查看逐行讲解与多解法。

📖 八、HTTP 客户端生命周期

HttpClient 应该复用，而不是每次请求都创建。

推荐写法：

java

public final class HttpClients {
    public static final HttpClient DEFAULT = HttpClient.newBuilder()
        .connectTimeout(Duration.ofSeconds(3))
        .version(HttpClient.Version.HTTP_2)
        .build();

    private HttpClients() {
    }
}

原因：

text

复用连接池。
减少 TLS 握手成本。
减少对象创建。
统一超时和代理配置。
便于统一加日志、指标和重试策略。

请求对象 HttpRequest 可以每次创建，因为它描述单次请求；客户端对象 HttpClient 应尽量复用。

📖 九、超时、重试与幂等

HTTP 调用必须设置超时：

java

HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
    .uri(URI.create("https://example.com/api/users"))
    .timeout(Duration.ofSeconds(5))
    .GET()
    .build();

超时分类：

text

connect timeout：连接建立超时。
request timeout：整个请求等待超时。
read timeout：第三方库中常见，JDK HttpClient 用 request timeout 表达。

重试前必须考虑幂等性：

方法	是否通常幂等	说明
GET	是	重试通常安全
PUT	是	同一资源重复更新通常安全
DELETE	通常是	重复删除结果应一致
POST	通常不是	可能重复创建或扣款

POST 如果要重试，应使用业务幂等键：

text

Idempotency-Key: 7f4d0c2e-....

没有幂等设计的重试可能比失败更危险。

📖 十、状态码处理策略

不要只判断是否等于 200。

常见策略：

text

2xx：成功。
3xx：重定向，确认客户端是否自动跟随。
400：请求参数错误，不应盲目重试。
401/403：认证或授权失败。
404：资源不存在，可能是正常业务结果。
409：冲突，常见于并发更新。
429：限流，应退避重试。
500：服务端错误，可按策略重试。
502/503/504：网关或上游不可用，可短暂重试。

示例：

java

int code = response.statusCode();
if (code >= 200 && code < 300) {
    return response.body();
}
if (code == 404) {
    throw new NotFoundException("resource not found");
}
if (code == 429 || code >= 500) {
    throw new RetryableHttpException(code, response.body());
}
throw new HttpException(code, response.body());

错误响应体也要读取并记录，否则排查时只剩状态码。

🧪 十一、封装简易 API Client

不要在业务代码里到处散落 HttpClient.send。

可以封装一个小客户端：

java

public class ApiClient {
    private final HttpClient client;
    private final URI baseUri;

    public ApiClient(HttpClient client, URI baseUri) {
        this.client = client;
        this.baseUri = baseUri;
    }

    public String get(String path) {
        HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(baseUri.resolve(path))
            .timeout(Duration.ofSeconds(5))
            .header("Accept", "application/json")
            .GET()
            .build();
        return send(request);
    }

    private String send(HttpRequest request) {
        try {
            HttpResponse<String> response = client.send(
                request,
                HttpResponse.BodyHandlers.ofString(StandardCharsets.UTF_8)
            );
            return handle(response);
        } catch (IOException e) {
            throw new UncheckedIOException(e);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            throw new IllegalStateException("request interrupted", e);
        }
    }

    private String handle(HttpResponse<String> response) {
        int code = response.statusCode();
        if (code >= 200 && code < 300) {
            return response.body();
        }
        throw new IllegalStateException("http " + code + ": " + response.body());
    }
}

封装层可以统一处理：

text

基础 URL。
公共请求头。
超时。
状态码。
日志。
指标。
异常转换。
JSON 序列化和反序列化。

🔐 十二、HTTPS/TLS 注意事项

HTTPS 在 HTTP 之下增加 TLS。

常见问题：

text

证书过期。
域名和证书不匹配。
自签名证书不被信任。
公司代理替换证书。
TLS 协议版本不兼容。
本机时间错误导致证书校验失败。

生产原则：

text

不要为了省事关闭证书校验。
内网自签名证书应导入信任库。
记录 TLS 握手失败的异常原因。
关注证书过期监控。

如果需要自定义信任库，应该集中配置，而不是在业务代码里散落 SSL 逻辑。

🛠 十三、HTTP 调用排查清单

请求失败时按下面顺序定位：

text

URL 是否正确。
DNS 是否能解析。
网络是否能连通。
代理是否配置。
TLS 证书是否可信。
请求方法是否正确。
请求头是否缺失。
Content-Type 和 Accept 是否正确。
请求体 JSON 是否合法。
状态码和错误响应体是什么。
是否触发限流。
是否超时。
是否有重试放大问题。

日志建议：

text

记录方法、URL 路径、状态码、耗时。
记录 traceId/requestId。
错误时记录响应体摘要。
不要记录敏感 header。
不要完整记录大响应体。

📊 十四、客户端库选择

场景	推荐
JDK 11+ 基础调用	`java.net.http.HttpClient`
Android 或需要拦截器生态	OkHttp
复杂连接池和企业历史项目	Apache HttpClient
Spring MVC 同步调用	RestTemplate 或 RestClient
响应式非阻塞调用	WebClient

选择原则：

text

能用 JDK HttpClient 解决的简单调用，不必额外引库。
团队已有统一客户端时，优先遵守团队封装。
微服务内部调用要统一超时、重试、熔断、指标。
高并发异步场景要关注线程模型和连接池。

🔍 十五、自测问题

text

为什么 HttpClient 应该复用？
connect timeout 和 request timeout 有什么区别？
为什么 POST 重试需要幂等键？
404、429、503 应该如何分别处理？
为什么不能简单关闭 HTTPS 证书校验？
HTTP 调用日志应该记录哪些信息？
什么时候选择 WebClient 而不是 JDK HttpClient？
InterruptedException 为什么要重新设置中断标记？

✅ 十六、掌握标准

学完本课后，应能做到：

text

能用 JDK HttpClient 发送 GET 和 POST JSON。
能设置连接超时和请求超时。
能处理状态码和错误响应体。
能解释同步 send 与异步 sendAsync 的差异。
能复用 HttpClient 并封装 API Client。
能说明重试和幂等的关系。
能排查常见 HTTPS 证书问题。
能根据场景选择 HttpClient、OkHttp、Apache HttpClient 或 WebClient。

HTTP 编程的重点不是“能发请求”，而是让失败、超时、重试、日志和安全都可控。

🎓 下一步

第42课：正则表达式 — Pattern/Matcher、常用正则

第41课：网络编程 - HTTP ​

🎯 学习目标 ​

📖 一、概念讲解：HTTP 协议回顾 ​

1. HTTP 请求/响应 ​

2. 常用方法与状态码 ​

3. RESTful 风格 ​

📖 二、HttpURLConnection（旧 API） ​

📖 三、HttpClient（JDK 11+，推荐） ​

📖 四、第三方库 ​

⚠️ 五、常见陷阱 ​

陷阱1：不设超时 ​

陷阱2：不处理非 2xx 响应 ​

陷阱3：连接不关闭 ​

陷阱4：编码问题 ​

陷阱5：HTTPS 证书 ​

🆚 六、Java vs C / 库选择 ​

💡 七、最佳实践 ​

📝 练习预告 ​

📖 八、HTTP 客户端生命周期 ​

📖 九、超时、重试与幂等 ​

📖 十、状态码处理策略 ​

🧪 十一、封装简易 API Client ​

🔐 十二、HTTPS/TLS 注意事项 ​

🛠 十三、HTTP 调用排查清单 ​

📊 十四、客户端库选择 ​

🔍 十五、自测问题 ​

✅ 十六、掌握标准 ​

🎓 下一步 ​

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🎯 学习目标

📖 一、概念讲解：HTTP 协议回顾

1. HTTP 请求/响应

2. 常用方法与状态码

3. RESTful 风格

📖 二、HttpURLConnection（旧 API）

📖 三、HttpClient（JDK 11+，推荐）

📖 四、第三方库

⚠️ 五、常见陷阱

陷阱1：不设超时

陷阱2：不处理非 2xx 响应

陷阱3：连接不关闭

陷阱4：编码问题

陷阱5：HTTPS 证书

🆚 六、Java vs C / 库选择

💡 七、最佳实践

📝 练习预告

📖 八、HTTP 客户端生命周期

📖 九、超时、重试与幂等

📖 十、状态码处理策略

🧪 十一、封装简易 API Client

🔐 十二、HTTPS/TLS 注意事项

🛠 十三、HTTP 调用排查清单

📊 十四、客户端库选择

🔍 十五、自测问题

✅ 十六、掌握标准

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