什麼是HTTP？HTTP就是目前使用最廣泛的Web應用程序使用的基礎協議，例如，瀏覽器訪問網站，手機App訪問後臺服務器，都是通過HTTP協議實現的。
HTTP是HyperText Transfer Protocol的縮寫，翻譯爲超文本傳輸協議，它是基於TCP協議之上的一種請求-響應協議。
我們來看一下瀏覽器請求訪問某個網站時發送的HTTP請求-響應。當瀏覽器希望訪問某個網站時，瀏覽器和網站服務器之間首先建立TCP連接，且服務器總是使用80端口和加密端口443，然後，瀏覽器向服務器發送一個HTTP請求，服務器收到後，返回一個HTTP響應，並且在響應中包含了HTML的網頁內容，這樣，瀏覽器解析HTML後就可以給用戶顯示網頁了。一個完整的HTTP請求-響應如下：
HTTP請求的格式是固定的，它由HTTP Header和HTTP Body兩部分構成。第一行總是請求方法 路徑 HTTP版本，例如，GET / HTTP/1.1表示使用GET請求，路徑是/，版本是HTTP/1.1。
後續的每一行都是固定的Header: Value格式，我們稱爲HTTP Header，服務器依靠某些特定的Header來識別客戶端請求，例如：
- Host：表示請求的域名，因爲一臺服務器上可能有多個網站，因此有必要依靠Host來識別用於請求；
- User-Agent：表示客戶端自身標識信息，不同的瀏覽器有不同的標識，服務器依靠User-Agent判斷客戶端類型；
- Accept：表示客戶端能處理的HTTP響應格式，*/*表示任意格式，text/*表示任意文本，image/png表示PNG格式的圖片；
- Accept-Language：表示客戶端接收的語言，多種語言按優先級排序，服務器依靠該字段給用戶返回特定語言的網頁版本。
如果是GET請求，那麼該HTTP請求只有HTTP Header，沒有HTTP Body。如果是POST請求，那麼該HTTP請求帶有Body，以一個空行分隔。一個典型的帶Body的HTTP請求如下：
POST /login HTTP/1.1
Host: www.example.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 30
username=hello&password=123456
POST請求通常要設置Content-Type表示Body的類型，Content-Length表示Body的長度，這樣服務器就可以根據請求的Header和Body做出正確的響應。
此外，GET請求的參數必須附加在URL上，並以URLEncode方式編碼，例如：http://www.example.com/?a=1&b=K%26R，參數分別是a=1和b=K&R。因爲URL的長度限制，GET請求的參數不能太多，而POST請求的參數就沒有長度限制，因爲POST請求的參數必須放到Body中。並且，POST請求的參數不一定是URL編碼，可以按任意格式編碼，只需要在Content-Type中正確設置即可。常見的發送JSON的POST請求如下：
POST /login HTTP/1.1
Content-Type: application/json
Content-Length: 38
{"username":"bob","password":"123456"}
HTTP響應也是由Header和Body兩部分組成，一個典型的HTTP響應如下：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 133251
<!DOCTYPE html>
<html><body>
<h1>Hello</h1>
...
響應的第一行總是HTTP版本 響應代碼 響應說明，例如，HTTP/1.1 200 OK表示版本是HTTP/1.1，響應代碼是200，響應說明是OK。客戶端只依賴響應代碼判斷HTTP響應是否成功。HTTP有固定的響應代碼：
- 1xx：表示一個提示性響應，例如101表示將切換協議，常見於WebSocket連接；
- 2xx：表示一個成功的響應，例如200表示成功，206表示只發送了部分內容；
- 3xx：表示一個重定向的響應，例如301表示永久重定向，303表示客戶端應該按指定路徑重新發送請求；
- 4xx：表示一個因爲客戶端問題導致的錯誤響應，例如400表示因爲Content-Type等各種原因導致的無效請求，404表示指定的路徑不存在；
- 5xx：表示一個因爲服務器問題導致的錯誤響應，例如500表示服務器內部故障，503表示服務器暫時無法響應。
當瀏覽器收到第一個HTTP響應後，它解析HTML後，又會發送一系列HTTP請求，例如，GET /logo.jpg HTTP/1.1請求一個圖片，服務器響應圖片請求後，會直接把二進制內容的圖片發送給瀏覽器：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 18391
????JFIFHH??XExifMM?i&??X?...(二進制的JPEG圖片)
因此，服務器總是被動地接收客戶端的一個HTTP請求，然後響應它。客戶端則根據需要發送若干個HTTP請求。
對於最早期的HTTP/1.0協議，每次發送一個HTTP請求，客戶端都需要先創建一個新的TCP連接，然後，收到服務器響應後，關閉這個TCP連接。由於建立TCP連接就比較耗時，因此，爲了提高效率，HTTP/1.1協議允許在一個TCP連接中反覆發送-響應，這樣就能大大提高效率：
因爲HTTP協議是一個請求-響應協議，客戶端在發送了一個HTTP請求後，必須等待服務器響應後，才能發送下一個請求，這樣一來，如果某個響應太慢，它就會堵住後面的請求。
所以，爲了進一步提速，HTTP/2.0允許客戶端在沒有收到響應的時候，發送多個HTTP請求，服務器返回響應的時候，不一定按順序返回，只要雙方能識別出哪個響應對應哪個請求，就可以做到並行發送和接收：
可見，HTTP/2.0進一步提高了效率。
HTTP編程
既然HTTP涉及到客戶端和服務器端，和TCP類似，我們也需要針對客戶端編程和針對服務器端編程。
本節我們不討論服務器端的HTTP編程，因爲服務器端的HTTP編程本質上就是編寫Web服務器，這是一個非常複雜的體系，也是JavaEE開發的核心內容，我們在後面的章節再仔細研究。
本節我們只討論作爲客戶端的HTTP編程。
因爲瀏覽器也是一種HTTP客戶端，所以，客戶端的HTTP編程，它的行爲本質上和瀏覽器是一樣的，即發送一個HTTP請求，接收服務器響應後，獲得響應內容。只不過瀏覽器進一步把響應內容解析後渲染並展示給了用戶，而我們使用Java進行HTTP客戶端編程僅限於獲得響應內容。
我們來看一下Java如果使用HTTP客戶端編程。
Java標準庫提供了基於HTTP的包，但是要注意，早期的JDK版本是通過HttpURLConnection訪問HTTP，典型代碼如下：
URL url = new URL("http://www.example.com/path/to/target?a=1&b=2");
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET");
conn.setUseCaches(false);
conn.setConnectTimeout(5000); // 請求超時5秒
// 設置HTTP頭:
conn.setRequestProperty("Accept", "*/*");
conn.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 11; Windows NT 5.1)");
// 連接併發送HTTP請求:
conn.connect();
// 判斷HTTP響應是否200:
if (conn.getResponseCode() != 200) {
throw new RuntimeException("bad response");
}
// 獲取所有響應Header:
Map<String, List<String>> map = conn.getHeaderFields();
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key + ": " + map.get(key));
}
// 獲取響應內容:
InputStream input = conn.getInputStream();
...
上述代碼編寫比較繁瑣，並且需要手動處理InputStream，所以用起來很麻煩。
從Java 11開始，引入了新的HttpClient，它使用鏈式調用的API，能大大簡化HTTP的處理。
我們來看一下如何使用新版的HttpClient。首先需要創建一個全局HttpClient實例，因爲HttpClient內部使用線程池優化多個HTTP連接，可以複用：
static HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().build();
使用GET請求獲取文本內容代碼如下
import java.net.URI;
import java.net.http.*;
import java.net.http.HttpClient.Version;
import java.time.Duration;
import java.util.*;
public class Main {
// 全局HttpClient:
static HttpClient httpClient = HttpClient.newBuilder().build();
public static void main(String[] args) throws Exception {
String url = "https://www.sina.com.cn/";
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(new URI(url))
// 設置Header:
.header("User-Agent", "Java HttpClient").header("Accept", "*/*")
// 設置超時:
.timeout(Duration.ofSeconds(5))
// 設置版本:
.version(Version.HTTP_2).build();
HttpResponse<String> response = httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
// HTTP允許重複的Header，因此一個Header可對應多個Value:
Map<String, List<String>> headers = response.headers().map();
for (String header : headers.keySet()) {
System.out.println(header + ": " + headers.get(header).get(0));
}
System.out.println(response.body().substring(0, 1024) + "...");
}
}
如果我們要獲取圖片這樣的二進制內容，只需要把HttpResponse.BodyHandlers.ofString()換成HttpResponse.BodyHandlers.ofByteArray()，就可以獲得一個HttpResponse<byte[]>對象。如果響應的內容很大，不希望一次性全部加載到內存，可以使用HttpResponse.BodyHandlers.ofInputStream()獲取一個InputStream流。
要使用POST請求，我們要準備好發送的Body數據並正確設置Content-Type：
String url = "http://www.example.com/login";
String body = "username=bob&password=123456";
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(new URI(url))
// 設置Header:
.header("Accept", "*/*")
.header("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded")
// 設置超時:
.timeout(Duration.ofSeconds(5))
// 設置版本:
.version(Version.HTTP_2)
// 使用POST並設置Body:
.POST(BodyPublishers.ofString(body, StandardCharsets.UTF_8)).build();
HttpResponse<String> response = httpClient.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
String s = response.body();
可見發送POST數據也十分簡單。
小結
Java提供了HttpClient作爲新的HTTP客戶端編程接口用於取代老的HttpURLConnection接口；
HttpClient使用鏈式調用並通過內置的BodyPublishers和BodyHandlers來更方便地處理數據。