JavaFX -- chapter07(HTTP程序设计)

chapter07(HTTP程序设计)

使用Java的Socket类时，你只需要知道服务器的域名（或IP地址）和端口号就可以建立连接。Java的网络库会处理域名解析的过程，即将域名转换为IP地址。

import java.io.*;
import java.net.*;

public class SocketExample {
    public static void main(String[] args) {
        String hostname = "www.example.com"; // 服务器域名
        int port = 80; // 端口号

        try {
            // 创建Socket连接
            Socket socket = new Socket(hostname, port);
            System.out.println("连接到服务器: " + hostname + " 在端口: " + port);

            // 发送请求
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println("GET / HTTP/1.1");
            out.println("Host: " + hostname);
            out.println("Connection: Close");
            out.println();

            // 接收响应
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String responseLine;
            while ((responseLine = in.readLine()) != null) {
                System.out.println(responseLine);
            }

            // 关闭连接
            in.close();
            out.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("连接失败: " + e.getMessage());
        }
    }
}

关于HTTP协议的基本信息

你可以自行查阅相关资料,也可以查看我的博客(十分基础)python网络编程 | 0zxm

一、概述

HTTP 系统包括客户端软件（浏览器）和服务器软件（HTTP服务器）。早期的客户端软件，其主要工作可理解为文件下载和文件显示。

实际上现代的HTTP客户端比文件下载要复杂得多，它包括网页文件的下载、跨平台的本地显示，参数的传递，动态网页的实现，以及交互等功能。

HTTP系统程序设计包括：

客户端软件（web浏览器软件如Edge浏览器、360浏览器）；
服务器软件（web服务器软件如IIS、Nginx、Tomcat等）。

HTTP系统客户端的工作过程是：

客户端软件和服务器建立连接（TCP的三次握手）；
发送HTTP头格式协议；
接收网页文件；
显示网页。

HTTP系统服务端的工作过程：

服务器软件开启80端口；
响应客户的要求、完成TCP连接；
检查客户端的HTTP头格式发送客户请求的网页文件（含动态网页）。

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/a5f36f03ce334c31b7624e59dcc938bd.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述" />

二、第一步：基于TCP套接字的网页下载程序设计

利用TCP客户套接字Socket和HTTP服务器进行信息交互，将网页的原始内容下载显示在图形界面中，具体工作如下：

新建一个包chapter08，将第3讲的TCPClient.java复制到此包下，重命名为 HTTPClient.java；
创建 HTTPClientFX.java 程序，界面如图8.2所示，网页地址输入 www.baidu.com 进行测试，端口为 80，在“连接”按钮

类似以往的编码方式，放置连接服务器的代码和启动输入流 “读线程”；在“网页请求”按钮中发送 HTTP 请求头标准格式（关于

HTTP请求头的更多信息可查阅互联网）；在“退出”按钮中，相对之前章节的代码，不是发送 “bye” 表示结束，而是

send("Connection:close" +"\r\n") 表示结束连接。

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/5159fda9958f47da8cbe839518d17607.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述" />

具体来说，“网页请求”按钮中，我们的程序可以按顺序发送以下HTTP请求头：

GET / HTTP/1.1  //访问默认网页，注意GET后的 / 前后要留有空格 
HOST: address  //address 指服务器的 IP 或域名 
Accept: */* 
Accept-Language: zh-cn 
User-Agent: User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)  
Connection: Keep-Alive

将上述的HTTP头格式构成一整个字符串，一致发送到HTTP服务器。

（注意：Windows系统下各个请求头字符串用\r\n分隔区分，不同操作系统的 User-Agent 也要相应修改；通常用StringBuffer类的append方法来拼接这些字符串，其toString()方法可将内容转换为字符串）。

HTTP状态码

如果网页信息显示区返回的第一条信息是“HTTP/1.1 200 OK”，则说明访问正常。现在将网页地址改为www.gdufs.edu.cn，其它不变，再次连接并点击网页请求，结果如图8.3所示：

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/087fb45d74be4b09a2ef4cee7fa6f5b3.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述" />

HTTPClient

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class HTTPClient {
    private final Socket socket; // 定义套接字
    private final PrintWriter pw; // 定义字符输出流
    private final BufferedReader br; // 定义字符输入流

    public HTTPClient(String ip, String port) throws IOException {
        // 主动向服务器发起连接，实现TCP的三次握手过程
        // 如果不成功，则抛出错误信息，其错误信息交由调用者处理
        socket = new Socket(ip, Integer.parseInt(port));

        // 得到网络输出字节流地址，并封装成网络输出字符流
        // 设置最后一个参数为true，表示自动flush数据
        OutputStream socketOut = socket.getOutputStream();
        pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socketOut, StandardCharsets.UTF_8), true);

        // 得到网络输入字节流地址，并封装成网络输入字符流
        InputStream socketIn = socket.getInputStream();
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn, StandardCharsets.UTF_8));
    }

    public void send(String msg) {
        // 输出字符流，由Socket调用系统底层函数，经网卡发送字节流
        pw.println(msg);
    }

    public String receive() {
        String msg = null;
        try {
            // 从网络输入字符流中读信息，每次只能接收一行信息
            // 如果不够一行（无行结束符），则该语句阻塞等待
            msg = br.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return msg;
    }
    public boolean isConnected(){
        return socket.isConnected();
    }

    // 实现close方法以关闭socket连接及相关的输入输出流
    public void close() {
        try {
            if (pw != null) {
                pw.close(); // 关闭PrintWriter会先flush再关闭底层流
            }
            if (br != null) {
                br.close(); // 关闭BufferedReader
            }
            if (socket != null) {
                socket.close(); // 关闭Socket连接
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

HTTPClientFx

import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextArea;
import javafx.scene.control.TextField;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;

import java.io.IOException;

public class HTTPClientFx extends Application {
    private final Button connectBtn = new Button("连接");
    private final Button requestBtn = new Button("网页请求");
    private final Button clearBtn = new Button("清空");
    private final Button quitBtn = new Button("退出");
    private final TextField urlField = new TextField();
    private final TextField portField = new TextField();
    private final TextArea responseArea = new TextArea();

    private HTTPClient httpc;

    private Thread receiveThread;

    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }

    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        primaryStage.setTitle("HTTP Client");
        BorderPane mainPane = new BorderPane();

        HBox topBox = new HBox();
        topBox.setSpacing(10);
        topBox.setPadding(new Insets(10));
        topBox.getChildren().addAll(new Label("网页地址: "), urlField, new Label("端口: "), portField, connectBtn);
        topBox.setAlignment(Pos.CENTER);

        VBox centerBox = new VBox(10);
        centerBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
        centerBox.getChildren().addAll(new Label("网页信息显示区: "), responseArea);
        centerBox.setAlignment(Pos.CENTER);

        HBox bottomBox = new HBox(10);
        bottomBox.setPadding(new Insets(10, 10, 10, 10));
        bottomBox.getChildren().addAll(requestBtn, clearBtn, quitBtn);
        bottomBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT);

        VBox mainBox = new VBox();
        mainBox.getChildren().addAll(topBox, centerBox, bottomBox);
        mainBox.setAlignment(Pos.CENTER);


        VBox.setVgrow(responseArea, Priority.ALWAYS);
        VBox.setVgrow(centerBox, Priority.ALWAYS);

        mainPane.setCenter(mainBox);

        Scene scene = new Scene(mainPane, 720, 450);

        // 按钮事件
        quitBtn.setOnAction(event -> {
            this.httpc.close();
            receiveThread.interrupt();
            httpc.send("Connection:close" + "\r\n");
            System.exit(0);
        });

        // 连接按钮事件
        connectBtn.setOnAction(event -> {
            try {
                String url = urlField.getText().trim();
                httpc = new HTTPClient(url, portField.getText().trim());
                if (httpc.isConnected()) {
                    this.responseArea.appendText("连接成功！\n");
                }
                receiveThread = new Thread(() -> {
                    while (true) {
                        String response = httpc.receive();
                        if (response == null) {
                            break;
                        }
                        Platform.runLater(() -> {
                            this.responseArea.appendText(response);
                        });
                    }
                }, "ReceiveThread");
                receiveThread.start();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        clearBtn.setOnAction(event -> {
            this.responseArea.clear();
        });

        requestBtn.setOnAction(event -> {
            httpc.send("GET / HTTP/1.1");
            httpc.send("Host: " + this.urlField.getText().trim());
            httpc.send("Connection: Close");
            httpc.send("\r\n");
        });


        urlField.setText("www.baidu.com");
        portField.setText("80");

        this.responseArea.setEditable(false);
        this.responseArea.setWrapText(true);

        // 添加滚轮事件
        responseArea.setOnScroll(event -> {
            if (event.isControlDown()) {
                if (event.getDeltaY() > 0) {
                    responseArea.setStyle("-fx-font-size: " + (responseArea.getFont().getSize() + 1) + "px;");
                } else {
                    responseArea.setStyle("-fx-font-size: " + (responseArea.getFont().getSize() - 1) + "px;");
                }
            }
        });

        // 界面显示
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
    }
}

第二步: 基于SSLSocket的网页下载程序设计

HTTP协议是一种基于普通套接字的不安全的协议,要访问HTTPS站点，就不能用普通的客户端套接字，而是使用SSL套接字。Java 安全套接字扩展（Java Secure Socket Extension，JSSE）为基于 SSL 和 TLS 协议的Java网络应用程序提供了Java API以及参考实现，相关的类都定义在 javax.net.ssl 包下面，我们这里只使用其客户端的SSLSocket套接字。

SSL/TLS协议是在TCP连接的基础上实现的，通常用于提高数据传输的安全性。这意味着SSL套接字实际上是建立在TCP套接字之上的。其工作流程如下：

TCP连接建立：首先，客户端和服务器通过TCP建立一个可靠的连接。这个过程包括TCP的三次握手。
SSL握手：一旦TCP连接建立，接下来进行SSL/TLS握手。握手过程包括以下几个步骤：
- 客户端发送一个“客户端问候”消息，包含支持的TLS版本、加密算法等信息。
- 服务器响应“服务器问候”消息，选择TLS版本和加密算法，并发送其数字证书。
- 客户端验证服务器的证书，确保服务器的身份。
- 双方生成共享密钥，用于加密后续的通信。
安全数据传输：握手完成后，客户端和服务器就可以使用生成的密钥进行加密数据的传输，确保数据在传输过程中是安全的。
连接关闭：通信完成后，双方可以按照TLS协议关闭连接，确保安全地结束会话。

SSLSocket相对之前学习的客户端套接字，只是创建方法不同，SSLSocket对象由SSLSocketFactory创建

HTTPSClient

import javax.net.ssl.SSLSocket;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class HTTPSClient {
    // 定义SSL套接字
    private final SSLSocket sslSocket;
    // 定义SSL套接字工厂
    private final SSLSocketFactory sslSocketFactory;
    private final PrintWriter pw; // 定义字符输出流
    private final BufferedReader br; // 定义字符输入流

    public HTTPSClient(String ip, String port) throws IOException {
        // 创建工厂对象()使用静态方法getDefault()获取默认的SSL套接字工厂
        sslSocketFactory = (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault();
        // 创造SSL套接字对象
        sslSocket = (SSLSocket) sslSocketFactory.createSocket(ip, Integer.parseInt(port));
        pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(sslSocket.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8),true);
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(sslSocket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
        // 开始SSL握手
        sslSocket.startHandshake();
    }

    public void send(String message) {
        pw.println(message);
    }

    public String receive() {
        String msg = null;
        try {
            // 从网络输入字符流中读信息，每次只能接收一行信息
            // 如果不够一行（无行结束符），则该语句阻塞等待
            msg = br.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return msg;
    }

    public boolean isConnected() {
        return sslSocket.isConnected();
    }

    // 实现close方法以关闭socket连接及相关的输入输出流
    public void close() {
        try {
            if (pw != null) {
                pw.close(); // 关闭PrintWriter会先flush再关闭底层流
            }
            if (br != null) {
                br.close(); // 关闭BufferedReader
            }
            if (sslSocket != null) {
                sslSocket.close(); // 关闭Socket连接
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

HTTPSClientFx

import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextArea;
import javafx.scene.control.TextField;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;

import java.io.IOException;

public class HTTPSClientFx extends Application {
    private final Button connectBtn = new Button("连接");
    private final Button requestBtn = new Button("网页请求");
    private final Button clearBtn = new Button("清空");
    private final Button quitBtn = new Button("退出");
    private final TextField urlField = new TextField();
    private final TextField portField = new TextField();
    private final TextArea responseArea = new TextArea();

    private HTTPSClient httpsc;

    private Thread receiveThread;

    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }

    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        primaryStage.setTitle("HTTPS Client");
        BorderPane mainPane = new BorderPane();

        HBox topBox = new HBox();
        topBox.setSpacing(10);
        topBox.setPadding(new Insets(10));
        topBox.getChildren().addAll(new Label("网页地址: "), urlField, new Label("端口: "), portField, connectBtn);
        topBox.setAlignment(Pos.CENTER);

        VBox centerBox = new VBox(10);
        centerBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
        centerBox.getChildren().addAll(new Label("网页信息显示区: "), responseArea);
        centerBox.setAlignment(Pos.CENTER);

        HBox bottomBox = new HBox(10);
        bottomBox.setPadding(new Insets(10, 10, 10, 10));
        bottomBox.getChildren().addAll(requestBtn, clearBtn, quitBtn);
        bottomBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT);

        VBox mainBox = new VBox();
        mainBox.getChildren().addAll(topBox, centerBox, bottomBox);
        mainBox.setAlignment(Pos.CENTER);


        VBox.setVgrow(responseArea, Priority.ALWAYS);
        VBox.setVgrow(centerBox, Priority.ALWAYS);

        mainPane.setCenter(mainBox);

        Scene scene = new Scene(mainPane, 720, 450);

        // 按钮事件
        quitBtn.setOnAction(event -> {
            httpsc.send("Connection:close" + "\r\n");
            this.httpsc.close();
            receiveThread.interrupt();
            System.exit(0);
        });

        // 连接按钮事件
        connectBtn.setOnAction(event -> {
            try {
                String url = urlField.getText().trim();
                httpsc = new HTTPSClient(url, portField.getText().trim());
                if (httpsc.isConnected()) {
                    this.responseArea.appendText("连接成功！\n");
                }
                receiveThread = new Thread(() -> {
                    while (true) {
                        String response = httpsc.receive();
                        if (response == null) {
                            break;
                        }
                        Platform.runLater(() -> {
                            this.responseArea.appendText(response);
                        });
                    }
                }, "ReceiveThread");
                receiveThread.start();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        clearBtn.setOnAction(event -> {
            this.responseArea.clear();
        });

        requestBtn.setOnAction(event -> {
            httpsc.send("GET / HTTP/1.1");
            httpsc.send("Host: " + this.urlField.getText().trim());
            httpsc.send("Accept: */*");
            httpsc.send("Accept-Language: zh-cn");
            httpsc.send("User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)");
            httpsc.send("Connection: Keep-Alive");
            httpsc.send("\r\n");
        });


        urlField.setText("www.gdufs.edu.cn");
        portField.setText("443");

        this.responseArea.setEditable(false);
        this.responseArea.setWrapText(true);

        // 添加滚轮事件
        responseArea.setOnScroll(event -> {
            if (event.isControlDown()) {
                if (event.getDeltaY() > 0) {
                    responseArea.setStyle("-fx-font-size: " + (responseArea.getFont().getSize() + 1) + "px;");
                } else {
                    responseArea.setStyle("-fx-font-size: " + (responseArea.getFont().getSize() - 1) + "px;");
                }
            }
        });

        // 界面显示
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
    }
}

第三步：基于URL类的网页下载程序设计

前面直接发送http请求的程序，对于复杂的地址，例如指向具体页面的地址，无法完成网页下载任务，我们可以使用基于URL类的解决方案。

URL（Uniform Resource Locator）中文名为统一资源定位符，用于表示资源地址，资源如网页或者FTP地址等。

URL 的格式为 protocol://资源地址，protocol可以是HTTP、HTTPS、FTP 和 File，资源地址中可以带有端口号及查询参数，具体可以自行搜索URL的知识。

在java.net包中定义了URL类，该类用来处理有关URL的内容。并且其封装有一个InputStream返回类型的openStream()方法，我们的程序就可以读取这个字节输入流来获得对应内容。

URLClientFx

创建程序URLClientFX.java，界面布局可参见如图8.5所示：

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/8e578c83b0dc4aa0a2554d9c48a3c6dd.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述" />

URLClient

import java.io.*;
import java.net.URL;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class URLClient {
    private URL url;
    private BufferedReader br;

    public URLClient(String urlString) throws IOException {
        url = new URL(urlString);
        //获得url的字节流输入
        InputStream in = url.openStream();
        br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in, StandardCharsets.UTF_8));

    }
    public String readLine() throws IOException {
        return br.readLine();
    }

    public void close() throws Exception {
        br.close();
    }
}

URLClientFx

import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextArea;
import javafx.scene.control.TextField;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;

import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLClientFx extends Application {
    private final Button sendBtn = new Button("发送");
    private final Button quitBtn = new Button("退出");
    private final TextField urlField = new TextField();
    private final TextArea responseArea = new TextArea();
    private URLClient urlClient;

    private Thread receiveThread;

    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }

    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        primaryStage.setTitle("URL Downloader");
        BorderPane mainPane = new BorderPane();

        VBox centerBox = new VBox(10);
        centerBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
        centerBox.getChildren().addAll(new Label("网页信息显示区: "), responseArea);
        centerBox.setAlignment(Pos.CENTER);

        VBox urlBox = new VBox(10);
        urlBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
        urlBox.getChildren().addAll(new Label("输入URL地址: "), urlField);
        urlBox.setAlignment(Pos.CENTER_LEFT);

        HBox bottomBox = new HBox(10);
        bottomBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));
        bottomBox.getChildren().addAll(sendBtn, quitBtn);
        bottomBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT);

        VBox mainBox = new VBox();
        mainBox.getChildren().addAll(centerBox, urlBox, bottomBox);
        mainBox.setAlignment(Pos.CENTER);


        VBox.setVgrow(responseArea, Priority.ALWAYS);
        VBox.setVgrow(centerBox, Priority.ALWAYS);

        mainPane.setCenter(mainBox);

        Scene scene = new Scene(mainPane, 720, 450);

        // 按钮事件处理
        quitBtn.setOnAction(event -> System.exit(0));
        sendBtn.setOnAction(
                event -> {
                    try {
                        String url = this.urlField.getText().trim();
                        try {
                            this.urlClient = new URLClient(url);
                        } catch (MalformedURLException e) {
                            responseArea.appendText("URL格式错误！\n");
                            return;
                        }
                        Thread receiveThread = new Thread(() -> {
                            while (true) {
                                try {
                                    String line = this.urlClient.readLine();
                                    if (line == null) {
                                        break;
                                    }
                                    Platform.runLater(
                                            () -> {
                                                this.responseArea.appendText(line);
                                            }
                                    );
                                } catch (IOException e) {
                                    throw new RuntimeException(e);
                                }
                            }
                        }, "receiveThread");
                        receiveThread.start();
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }

                }
        );
        urlField.setText("http://www.baidu.com");
        responseArea.setEditable(false);
        responseArea.setWrapText(true);
        // 界面显示
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
    }
}