☕️从小工到专家的 Java 进阶之旅：全新的HttpClient，现代高效的网络通信利器

你好，我是看山。

本文收录在《从小工到专家的 Java 进阶之旅》系列专栏。日拱一卒，功不唐捐。

在 Java 开发领域，网络通信一直是至关重要的部分。从早期的网络编程方式到如今，Java 在 HTTP 客户端方面经历了不断的演进。

其中，Java11 中正式推出的全新 HttpClient 带来了许多令人瞩目的变化。

一、Java HttpClient 的演进历程

在 Java 的发展历程中，HttpURLConnection 是早期进行 HTTP 通信的主要方式之一。然而，随着网络应用的日益复杂和对性能、功能的更高要求，它逐渐暴露出一些局限性。

传统的 HttpURLConnection 在处理复杂的网络交互场景时，代码编写相对繁琐，缺乏一些现代网络编程所需要的特性。例如，在异步处理、高效的并发操作以及对新的 HTTP 协议版本的支持方面表现不够理想。

而全新的 HttpClient 则应运而生，它是 Java 为了满足现代网络应用开发需求而设计的新一代 HTTP 客户端库。它的出现标志着 Java 在网络通信领域迈向了一个新的阶段，为开发者提供了更强大、更高效、更灵活的网络编程工具。

二、新 HttpClient 的特点与优势

（一）强大的功能特性

支持多种协议版本
- 新的 HttpClient 同时支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2。HTTP/2 相比 HTTP/1.1 在性能上有显著的提升，它通过多路复用、头部压缩等技术，减少了网络延迟，提高了数据传输效率。
- 对于安全的网络通信，它也很好地支持了 HTTPS/TLS 协议，确保数据在传输过程中的安全性和完整性。
异步发送与通知机制
- 支持异步操作是新 HttpClient 的一个重要特性。通过异步发送请求，应用程序可以在等待服务器响应的同时执行其他任务，提高了程序的并发处理能力。
- 当异步请求完成时，客户端可以通过通知机制及时获取响应结果，这种机制使得程序的响应性更加出色。
WebSocket 支持
- WebSocket 是一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的协议。新 HttpClient 对 WebSocket 的支持使得 Java 应用程序能够轻松地构建实时的、双向通信的网络应用，如即时通讯、实时数据推送等。
响应式流
- 响应式流是一种处理异步数据流的编程模型。新 HttpClient 与响应式流的集成，使得开发者可以更加高效地处理大量的异步数据，比如在处理实时数据更新或者大数据流传输的场景下，能够实现更平滑的数据处理和更低的资源消耗。

（二）简洁易用的 API

链式调用和流式操作
- 新 HttpClient 的 API 设计非常简洁，它大量采用了链式调用和流式操作的方式。例如，在构建请求时，可以通过链式调用连续地设置请求方法、请求头、请求体等信息，使得代码更加清晰、简洁，易于理解和维护。
- 这种设计模式符合现代编程的习惯，提高了开发效率。
与现有网络 API 一致的安全检查
- 在安全方面，新 HttpClient 与 Java 现有的网络安全 API 保持了一致。它继承了 Java 安全模型的优势，在进行网络请求时，能够自动进行必要的安全检查，如证书验证、权限检查等，确保网络通信的安全可靠。

（三）高效的性能表现

NIO 模型
- 新 HttpClient 基于 NIO（Non - Blocking I/O）模型进行设计。NIO 模型能够在一个线程中处理多个连接，避免了传统阻塞 I/O 模型中线程被阻塞等待 I/O 操作完成的情况。
- 这使得新 HttpClient 在高并发场景下能够高效地利用系统资源，大大提高了程序的吞吐量和响应速度。
函数式编程
- 函数式编程的思想在新 HttpClient 中得到了充分的体现。通过使用函数式接口和 Lambda 表达式，开发者可以更加简洁地定义请求处理逻辑、响应处理逻辑等，减少了代码的冗余和复杂性。
CompletableFuture 异步回调
- CompletableFuture 是 Java 8 引入的一个用于异步编程的类。新 HttpClient 利用 CompletableFuture 实现异步回调机制，使得开发者可以方便地在异步操作完成后执行后续的处理逻辑。
- 这种异步回调机制能够有效地避免阻塞，提高程序的并发性能。

三、新 HttpClient 的使用方法

（一）同步请求

以下是一个简单的同步请求的示例：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;public class HttpClientSyncExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建 HttpClient 对象HttpClient httpClient = HttpClient.newHttpClient();// 构建 HttpRequestHttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com")).GET().build();// 发送请求并获取 HttpResponseHttpResponse<String> httpResponse = httpClient.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println("Response status code: " + httpResponse.statusCode());System.out.println("Response body: " + httpResponse.body());}
}

在上述示例中，首先通过HttpClient.newHttpClient()创建了一个 HttpClient 对象。然后使用HttpRequest.newBuilder()构建了一个 GET 请求，并指定了请求的 URL。最后通过httpClient.send()方法发送请求并获取响应。

（二）异步请求

异步请求的示例如下：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;public class HttpClientAsyncExample {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建 HttpClient 对象HttpClient httpClient = HttpClient.newHttpClient();// 构建 HttpRequestHttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com")).GET().build();// 发起异步请求并处理结果CompletableFuture<HttpResponse<String>> futureResponse = httpClient.sendAsync(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());futureResponse.thenApply(response -> {System.out.println("Response status code: " + response.statusCode());System.out.println("Response body: " + response.body());return response;}).exceptionally(ex -> {System.out.println("Error occurred: " + ex.getMessage());return null;});// 主线程可以继续执行其他任务System.out.println("Main thread is doing other things...");// 等待异步操作完成futureResponse.join();}
}

在这个示例中，通过httpClient.sendAsync()方法发起异步请求，返回一个CompletableFuture对象。然后通过thenApply()方法在请求成功完成时处理响应，通过exceptionally()方法处理异常情况。

（三）发送 POST 请求

发送 POST 请求时，通常需要设置请求体。以下是一个示例：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;import java.nio.charset.StandardCharsets;public class HttpClientPostExample {public static void main(String[] args) throws Exception {HttpClient httpClient = HttpClient.newHttpClient();String requestBody = "data to be sent in the POST request";HttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com/api")).POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString(requestBody, StandardCharsets.UTF_8)).header("Content-Type", "application/json").build();HttpResponse<String> httpResponse = httpClient.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println("Response status code: " + httpResponse.statusCode());System.out.println("Response body: " + httpResponse.body());}
}

在这个示例中，使用HttpRequest.BodyPublishers.ofString()方法设置了请求体，并指定了字符编码。同时，还设置了请求头中的Content - Type为application/json。

（四）处理响应体

除了使用HttpResponse.BodyHandlers.ofString()来获取字符串形式的响应体，还可以使用其他的响应体处理器。例如，HttpResponse.BodyHandlers.ofByteArray()可以获取字节数组形式的响应体，HttpResponse.BodyHandlers.ofInputStream()可以获取输入流形式的响应体。

以下是一个使用HttpResponse.BodyHandlers.ofByteArray()的示例：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;public class HttpClientResponseBodyExample {public static void main(String[] args) throws Exception {HttpClient httpClient = HttpClient.newHttpClient();HttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com/image.jpg")).GET().build();HttpResponse<byte[]> httpResponse = httpClient.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofByteArray());byte[] responseBody = httpResponse.body();// 可以对字节数组形式的响应体进行进一步处理，比如保存为文件等}
}

（五）设置超时和重定向策略

可以自定义 HttpClient 的配置来设置超时时间和重定向策略。

设置超时时间的示例：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;import java.time.Duration;public class HttpClientTimeoutExample {public static void main(String[] args) throws Exception {HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().connectTimeout(Duration.ofSeconds(5)).build();HttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com")).GET().build();HttpResponse<String> httpResponse = httpClient.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println("Response status code: " + httpResponse.statusCode());System.out.println("Response body: " + httpResponse.body());}
}

在这个示例中，通过HttpClient.newBuilder().connectTimeout()方法设置了连接超时时间为 5 秒。

设置重定向策略的示例：

import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;import java.net.http.HttpClient.Redirect;public class HttpClientRedirectExample {public static void main(String[] args) throws Exception {HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().followRedirects(Redirect.NEVER).build();HttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create("http://example.com/redirect")).GET().build();HttpResponse<String> httpResponse = httpClient.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println("Response status code: " + httpResponse.statusCode());System.out.println("Response body: " + httpResponse.body());}
}

在这个示例中，通过HttpClient.newBuilder().followRedirects()方法设置了重定向策略为从不重定向。

四、新 HttpClient 的未来展望

新 HttpClient 在 Java 网络通信中已经占据了重要的地位。随着 Java 技术的不断发展以及网络应用场景的不断拓展，它未来的发展方向和应用前景值得期待。

在未来，新 HttpClient 可能会进一步优化性能，尤其是在高并发、大数据量传输等极端场景下。它可能会与 Java 的其他新特性，如虚拟线程等进行更好的结合，以提供更加高效、稳定的网络通信能力。

在应用领域方面，新 HttpClient 将在微服务架构、分布式系统、物联网等领域发挥更大的作用。例如，在微服务架构中，服务之间的高效通信是关键，新 HttpClient 可以为服务间的 HTTP 调用提供更好的性能和可靠性。在物联网领域，大量的设备需要与服务器进行网络通信，新 HttpClient 可以满足物联网设备对高效、低资源消耗的网络通信的需求。

总之，Java 全新 HttpClient 是一个强大、高效、灵活的网络通信工具，它为 Java 开发者在现代网络应用开发中提供了有力的支持。随着它的不断发展和完善，相信它将在更多的领域得到广泛的应用。