Java Http多次请求复用同一连接示例详解

时间:2022-11-02 颜如玉人气:0

概述

注:

本文乃是最简单的实现，真实场景要复杂麻烦的多
旨在阐述清晰多次HTTP请求复用一个连接的底层逻辑

早在HTTP/1.0时代，每次HTTP请求都要创建一个连接，而创建连接的过程需要消耗资源和时间，代价相对昂贵，为了减少资源消耗，缩短响应时间，就需要重用连接。在后来的HTTP/1.1中，引入了连接复用的机制，Http Header中加入Connection: keep-alive来告诉对方这个请求响应完成后先不忙关闭，这也是本篇文章的由来。

复用的基本条件

理论基础

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。国际标准化组织（ISO）制定了OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。也就是如下七层模型:

当然也有大家熟知的五层模型，也就是把会话层、表示层、应用层合称为应用层。耳熟能详的TCP、UDP属于数量稀少的传输层协议。在这之上的应用层协议百花齐放诸如：HTTP、SMTR、FTP......，然后很多中间件也自定义了通讯协议，比如Dubbo、Mysql。

读到这里大家可能就已经清醒的意识到，即使同属应用层的协议，是否支持长连接也不尽相同。笔者想要传达的一个认知:之所以能支持长连接，那是因为TCP经历三次握手建立连接之后，如果不出现其他意外是可以保证连接状态的。也就是说应用层协议是否属于长连接仅仅取决于成功建立TCP，发送一个请求之后，对该连接的处理策略:

如早期的HTTP每次发送请求，Server端回复完毕之后直接关闭则是短连接
如Mysql处理完一条SQL请求，然后继续执行下一个则是长连接

这其实就是我们的理论基础，HTTP有希望支持长连接的前提是TCP本身就是长连接。

现实基础

HTTP协议并非魔法，不是说新增一条规范，也不是简简单单的Header中加入Connection: keep-alive就能立马支持长连接了。想要达到这个目的需要Client、Server端共同努力。

客户端譬如Chrome浏览器，服务端譬如阿里OSS，像这样两端都支持了新的规范，HTTP才能快乐的成为长连接阵营中的一员。

获取HTTP资源常见方式

因为JDK提供了相关工具、且平台相关的第三方包也足够优秀，所以Java获取HTTP资源并非难事。

@Slf4j
public class SinaPicDownload {
    /* 微博上某个画师的作品 */
    static final String HTTP_URL = "https://wx3.sinaimg.cn/mw2000/006jQ3i8ly1h5k50zujydj35k0334kjo.jpg";
    /* 下载之后放在颜如玉电脑的io文件下 */
    static final String LOCAL = "/Users/admin/io/灵魂莲华-皎月.jpeg";
    public static void main(String[] args) {
        try (
            InputStream in = new URL(HTTP_URL).openStream();
            FileOutputStream out = new FileOutputStream(LOCAL)
        ) {
            byte[] buffer = new byte[1024 << 2];
            int read;
            while ((read = in.read(buffer)) > -1) {
                out.write(buffer, 0, read);
            }
            out.flush();
        } 
        catch (Throwable e) {
            log.error("获取HTTP资源失败:", e);
        }
    }
}

配合Java 7之后提供的try-with-resources语法糖，你甚至仅仅只需要不到二十行的代码就可以轻而易举的达到目的，但是缺点也显而易见，通过这种方法每次只能获取一个资源，用完之后只能完毕。我当时就在想，Java怎么实现一次连接多次请求呢？

Transfer-Encoding

笔者在上文提到的理论基础上推测到肯定可以使用Java提供的Socket建立TCP连接，关键问题是怎么跟Server端描述HTTP请求呢？

类比到现实生活中，两者能顺畅交流必然要求双方都可以听懂对方的语言。那HTTP有没有一种Client、Server都能解析的规范呢，HTTP Transfer-Encoding正是在这种背景下应运而生。通俗的来讲Transfer-Encoding就是一种双方都约定好的格式，我按照这个格式Encoding，你按照这个格式Decoding，ta大概长这个样子：

可想而知刚刚获取那张图片资源的是时候，我们肯定是这么跟新浪微博服务端说的：

声明:

真实的Request Line与图中一致
Header其实复杂很多，配图做了简化
该请求Body为空，图中略过

简略实现

先声明一些常量，以备后用

@Slf4j
public class ReusableHttp {
    /* 颜如玉公司的OSS服务域名 */
    static final String HOST = "****.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com";
    static final int PORT = 80;
    /* 颜如玉在OSS上放置的几个资源 */
    static final String[] URLS = new String[]{
        "/context/reusable/gtyj.text",
        "/context/reusable/tlyxqch.text",
        "/context/reusable/yj.text",
        "/context/reusable/ls.text"
    };
    /* CR = '\r'; LF = '\n'*/
    static final byte[] CRLF = new byte[]{Chars.CR, Chars.LF};
    static final String LOCAL_PATH = "/Users/admin/io/";
}

建立TCP连接，然后获得输出，输入流

public static void main(String[] args) {
    try {
        try (
            Socket socket = new Socket(HOST, PORT);
            OutputStream out = socket.getOutputStream();
            InputStream in = socket.getInputStream()
        ) {
            /* 复用连接,获取资源 */
            reusable(out, in);
        }
    }
    catch (IOException e) {
        log.error("请求出现异常", e);
    }
}

写出Request Line

/**
 * Write Request Line
 *
 * RequestLine encoding规范
 *
 * **********************************************
 * * method * sp * URL * sp * version * cr * lf *
 * **********************************************
 */
static void writeRequestLine(OutputStream out, String url) throws IOException {
    /* 注意空格一定要按照规定来摆放 */
    out.write(("GET " + url + " HTTP/1.1").getBytes());
    /* 最后再写入一个回车、换行符表示Request Line结束 */
    out.write(CRLF);
}

写出Request Header

/**
 * Write Request Header
 *
 * HeaderLine encoding规范
 *
 * *******************************************
 * * header field name * : * value * cr * lf *
 * *******************************************
 * ....
 * *******************************************
 * * header field name * : * value * cr * lf *
 * *******************************************
 * ...
 * ***********
 * * cr * lf *
 * ***********
 * ***************
 * * Entity Body *
 * ***************
 */
static void writeHeaderLine(OutputStream out) throws IOException {
    out.write("Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9".getBytes());
    out.write(CRLF);
    out.write("Accept-Encoding: gzip, deflate".getBytes());
    out.write(CRLF);
    out.write("Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9".getBytes());
    out.write(CRLF);
    out.write("Connection: keep-alive".getBytes());
    out.write(CRLF);
    out.write("Host: kuaimai-sheji.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com".getBytes());
    out.write(CRLF);
    /* 最后再写入一个回车、换行符表示Request Header结束 */
    out.write(CRLF);
}

因为是简单的请求，所以直接省略Request Body。发出如上报文后，Server端会解析请求，然后回复。

/**
 * 1.向Server端写出请求
 * 2.接受Server端回复
 * 3.写到颜如玉本地机器的io文件夹下
 *
 * @param out 往Server端写出流
 * @param in  Server端往Client端写入流
 */
static void reusable(OutputStream out, InputStream in) throws IOException {
    for (int i = 0, s = URLS.length; i < s; i++) {
        writeRequestLine(out, URLS[i]);
        writeHeaderLine(out);
        out.flush();
        byte[] bytes = new byte[512];
        in.read(bytes);
        String file = LOCAL_PATH + i + ".text";
        try (
            FileOutputStream fo = new FileOutputStream(file)
        ) {
            fo.write(bytes);
            fo.flush();
        }
        catch (Throwable e) {
            log.error("文件写入出现异常", e);
        }
    }
}

可以看到功能已经实现，同一连接我反复请求了四次，最终得到四个资源。

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