所谓术业有专攻，一个程序单靠自身难以吃成大胖子，要想让程序变得血肉丰满，势必令其与外界多加交流，汲取天地之精华，方能练就盖世功夫。那么程序应当如何与外部网络进行通信呢？计算机网络的通信标准主要采取TCP/IP协议组，该协议组又可分为三个层次：网络层、传输层和应用层。其中网络层包括IP协议、ICMP协议、ARP协议等等，传输层包括包含TCP协议与UDP协议，而应用层拥有FTP、HTTP、TELNET、SMTP等协议。在应用程序的开发过程中，最常见的网络编程是HTTP协议的接口编码，Java为HTTP编程提供的开发工具名叫HttpURLConnection，通过它可以实现绝大多数的网络数据交互功能。
获取HttpURLConnection实例的办法很简单，只要调用URL对象的openConnection方法，即可在开启网络连接的同时得到HTTP连接对象。由此看来，获取HTTP连接对象只需以下两行代码：
URL url = new URL(address); // 根据网址字符串构建URL对象 // 打开URL对象的网络连接，并返回HttpURLConnection连接对象 HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
不过获取HTTP连接对象仅是访问网络的第一步，后面还有更多更复杂的操作，本着先易后难的原则，下面先列出HttpURLConnection工具的几个基础方法：
setRequestMethod：设置连接对象的请求方式，主要有GET和POST两种。
setConnectTimeout：设置连接的超时时间，单位毫秒。
setReadTimeout：设置读取应答数据的超时时间，单位毫秒。
connect：开始连接，之后才能获取该网址返回的应答报文信息。
disconnect：断开连接。
getResponseCode：获取应答的状态码。200表示成功，403表示禁止访问，404表示页面不存在，500表示服务器内部错误。
getInputStream：获取连接的输入流对象，从输入流中可读出应答报文。
getContentLength：获取应答报文的长度。
getContentType：获取应答报文的类型。
getContentEncoding：获取应答报文的压缩方式。
根据以上的方法说明，若要从对方网址获取应答报文，只需将输入流转为字符串就行，寥寥几行的转换代码示例如下：
//HTTP数据解析用到的工具类
public class StreamUtil {
// 把输入流中的数据转换为字符串
public static String isToString(InputStream is) throws IOException {
byte[] bytes = new byte[is.available()]; // 创建临时存放的字节数组
is.read(bytes); // 从文件输入流中读取字节数组
return new String(bytes); // 把字节数组转换为字符串并返回
}
}
接着展开连接对象的方法调用，以GET方式为例，按照顺序大致分为下列四个步骤：
1、设置各项请求参数，包括请求方式、连接超时、读取超时等等；
2、调用connect方法开启连接；
3、调用getInputStream方法得到输入流，并从中读出字符串形式的应答报文；
4、调用disconnect方法断开连接；
下面是指定网址发起GET调用，并获取应答报文的方法代码例子：
// 对指定url发起GET调用
private static void testCallGet(String callUrl) {
try {
URL url = new URL(callUrl); // 根据网址字符串构建URL对象
// 打开URL对象的网络连接，并返回HttpURLConnection连接对象
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET"); // 设置请求方式为GET调用
conn.setConnectTimeout(5000); // 设置连接的超时时间，单位毫秒
conn.setReadTimeout(5000); // 设置读取应答数据的超时时间，单位毫秒
conn.connect(); // 开始连接
// 打印HTTP调用的应答内容长度、内容类型、压缩方式
System.out.println( String.format("应答内容长度=%d,内容类型=%s,压缩方式=%s",
conn.getContentLength(), conn.getContentType(), conn.getContentEncoding()) );
// 从输入流中获取默认的字符串数据，既不支持gzip解压，也不支持GBK编码
String content = StreamUtil.isToString(conn.getInputStream());
// 打印HTTP调用的应答状态码和应答报文
System.out.println( String.format("应答状态码=%d,应答报文=%s",
conn.getResponseCode(), content) );
conn.disconnect(); // 断开连接
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
然后尝试通过上述的testCallGet方法获取实际业务信息，比如利用中国天气网的开放接口来查询北京天气，便给该方法填入北京天气的查询地址，调用代码如下所示：
testCallGet("http://www.weather.com.cn/data/sk/101010100.html"); // 查询北京天气
运行上面的天气接口调用代码，输出了以下的天气预报日志：
应答内容长度=-1, 内容类型=text/html, 压缩方式=null
应答状态码=200, 应答报文={"weatherinfo":{"city":"北京","cityid":"101010100","temp":"27.9","WD":"南风","WS":"小于3级","SD":"28%","AP":"1002hPa","njd":"暂无实况","WSE":"<3","time":"17:55","sm":"2.1","isRadar":"1","Radar":"JC_RADAR_AZ9010_JB"}}
原来HTTP接口调用这么简单呀，那再来访问一个股指接口，利用新浪财经的公开接口查询上证指数，调用代码如下所示：
testCallGet("https://hq.sinajs.cn/list=s_sh000001"); // 查询上证指数
运行上面的股指接口调用代码，输出了以下的上证指数日志：
应答内容长度=74, 内容类型=application/javascript; charset=GBK, 压缩方式=null 应答状态码=200, 应答报文=var hq_str_s_sh000001="??????,3246.5714,30.2762,0.94,4691176,47515638";
咦，为啥这次的返回报文出现了类似“??????”的乱码？此处的乱码位置原本应该返回汉字，之所以没有显示汉字却显示乱码，是因为程序未能正确处理字符编码。目前的接口访问代码，默认采取国际通用的UTF-8编码，但中文世界有自己独立的一套GBK编码，股指接口返回的内容类型“application/javascript; charset=GBK”就表示本次返回的应答报文采取GBK编码。使用GBK编码的中文字符，反过来使用UTF-8来解码，二者的编码标准不一致，难怪解出来变成乱码了。之前天气接口的内容类型未明确指定字符编码，则默认使用UTF-8编码，然后调用方同样使用UTF-8来解码，因此收到的应答报文是正常的中文。
与字符编码类似的情况还有数据压缩的编码标准，多数时候服务器返回的报文采用明文传输，但有时为了提高传输效率，服务器会先压缩应答报文，再把压缩后的数据送给调用方，这样同样的信息只耗费较小的空间，从而降低了网络流量的占用。然而一旦把压缩数据当作明文来解析，无疑也会产生不知所云的乱码，正确的做法是：调用方先获取应答报文的压缩方式，如果发现服务器采用了gzip方式压缩数据，则调用方要对应答数据进行gzip解压；如果服务器未指定具体的压缩方式，则表示应答数据使用了默认的明文，调用方无需进行解压操作。
综合考虑字符编码与数据压缩的兼容处理，则要根据getContentType方法返回的内容类型，以及getContentEncoding方法返回的压缩方式分别加以校验。其一判断内容类型是否包含charset字样，若有则按照指定的字符编码标准处理，若无则按照默认的UTF-8标准处理。其二判断压缩方式是否包含gzip字样，若有则通过压缩输入流工具GZIPInputStream对数据解压，若无则不做解压处理。据此重新编写应答报文的获取方法，具体的方法代码示例如下：
// 把输入流中的数据按照指定字符编码转换为字符串
public static String isToString(InputStream is, String charset) throws IOException {
byte[] bytes = new byte[is.available()]; // 创建临时存放的字节数组
is.read(bytes); // 从文件输入流中读取字节数组
return new String(bytes, charset); // 把字节数组按照指定的字符编码转换为字符串并返回
}
// 从HTTP连接中获取已解压且重新编码后的应答报文
public static String getUnzipString(HttpURLConnection conn) throws IOException {
// 获取应答报文的内容类型（包括字符编码）
String contentType = conn.getContentType();
String charset = "UTF-8"; // 默认的字符编码为UTF-8
if (contentType != null) {
if (contentType.toLowerCase().contains("charset=gbk")) { // 应答报文采用gbk编码
charset = "GBK"; // 字符编码改为GBK
} else if (contentType.toLowerCase().contains("charset=gb2312")) { // 应答报文采用gb2312编码
charset = "GB2312"; // 字符编码改为GB2312
}
}
// 获取应答报文的压缩方式
String contentEncoding = conn.getContentEncoding();
// 获取HTTP连接的输入流对象
InputStream is = conn.getInputStream();
String result = "";
if (contentEncoding != null && contentEncoding.contains("gzip")) { // 应答报文使用了gzip压缩
// 根据输入流对象构建压缩输入流
try (GZIPInputStream gis = new GZIPInputStream(is)) {
// 把压缩输入流中的数据按照指定字符编码转换为字符串
result = isToString(gis, charset);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
// 把输入流中的数据按照指定字符编码转换为字符串
result = isToString(is, charset);
}
return result; // 返回处理后的应答报文
}
接下来把HTTP访问过程中的StreamUtil.isToString方法，改为调用getUnzipString方法，也就是换成了下面这行代码：
// 对输入流中的数据进行解压和字符编码，得到原始的应答字符串 String content = StreamUtil.getUnzipString(conn);
之后重新运行上回的股指查询代码，从以下的上证指数日志可知应答报文里的中文正常显示出来了：
应答内容长度=74, 内容类型=application/javascript; charset=GBK, 压缩方式=null 应答状态码=200, 应答报文=var hq_str_s_sh000001="上证指数,3246.5714,30.2762,0.94,4691176,47515638";
GET方式除了支持从服务地址获取应答报文，还支持直接下载网络文件。二者的区别在于：应答报文是从连接对象的输入流中获取字符串，而文件下载要把输入流中的数据写入本地文件。下面是通过GET方式来下载网络文件的代码例子：
// 从指定url下载文件到本地
private static void testDownload(String filePath, String downloadUrl) {
// 从下载地址中获取文件名
String fileName = downloadUrl.substring(downloadUrl.lastIndexOf("/"));
// 把本地目录与文件名拼接成为本地文件的完整路径
String fullPath = filePath + "/" + fileName;
// 根据指定路径构建文件输出流对象
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fullPath)) {
URL url = new URL(downloadUrl); // 根据网址字符串构建URL对象
// 打开URL对象的网络连接，并返回HttpURLConnection连接对象
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET"); // 设置请求方式为GET调用
conn.connect(); // 开始连接
InputStream is = conn.getInputStream(); // 从连接对象中获取输入流
// 以下把输入流中的数据写入本地文件
byte[] data = new byte[1024];
int len = 0;
while((len = is.read(data)) > 0){
fos.write(data, 0, len);
}
// 打印HTTP下载的文件大小、内容类型、压缩方式
System.out.println( String.format("文件大小=%dK, 内容类型=%s, 压缩方式=%s",
conn.getContentLength()/1024, conn.getContentType(), conn.getContentEncoding()) );
// 打印HTTP下载的应答状态码和文件保存路径
System.out.println( String.format("应答状态码=%d, 文件保存路径=%s",
conn.getResponseCode(), fullPath) );
conn.disconnect(); // 断开连接
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
然后给这个testDownload方法填入本地目录、待下载的文件链接，具体的调用代码例子如下所示：
testDownload("D:/", "https://img-blog.csdnimg.cn/2018112123554364.png");
运行上述的下载代码，观察到以下的日志文字：
文件大小=120K, 内容类型=image/png, 压缩方式=null 应答状态码=200, 文件保存路径=D://2018112123554364.png
从下载日志可知，文件链接返回的内容类型为png图像，它的大小是120K，下载后的文件路径在D://2018112123554364.png。
更多Java技术文章参见《Java开发笔记（序）章节目录》