2006 年底，Sun 公司發(fā)布了 Java Standard Edition 6（Java SE 6）的最終正式版，代號 Mustang（野馬）。跟 Tiger（Java SE 5）相比，Mustang 在性能方面有了不錯的提升。與 Tiger 在 API 庫方面的大幅度加強相比，雖然 Mustang 在 API 庫方面的新特性顯得不太多，但是也提供了許多實用和方便的功能：在腳本，WebService，XML，編譯器 API，數(shù)據庫，JMX，網絡和 Instrumentation 方面都有不錯的新特性和功能加強。 本系列 文章主要介紹 Java SE 6 在 API 庫方面的部分新特性，通過一些例子和講解，幫助開發(fā)者在編程實踐當中更好的運用 Java SE 6，提高開發(fā)效率。

本文是系列文章的第二篇，介紹了Java SE 6 在 HTTP 方面的新特性。

概述

Java 語言從誕生的那天起，就非常注重網絡編程方面的應用。隨著互聯(lián)網應用的飛速發(fā)展，Java 的基礎類庫也不斷地對網絡相關的 API 進行加強和擴展。在 Java SE 6 當中，圍繞著 HTTP 協(xié)議出現(xiàn)了很多實用的新特性：NTLM 認證提供了一種 Window 平臺下較為安全的認證機制；JDK 當中提供了一個輕量級的 HTTP 服務器；提供了較為完善的 HTTP Cookie 管理功能；更為實用的 NetworkInterface；DNS 域名的國際化支持等等。

NTLM 認證

不可避免，網絡中有很多資源是被安全域保護起來的。訪問這些資源需要對用戶的身份進行認證。下面是一個簡單的例子：

              import java.net.*;
              

              import java.io.*;
              

              

              public class Test {
              

              	public static void main(String[] args) throws Exception {
              

              		URL url = new URL("http://PROTECTED.com");
              

              		URLConnection connection = url.openConnection();
              

              		InputStream in = connection.getInputStream();
              

              		byte[] data = new byte[1024];
              

              		while(in.read(data)>0)
              

              		{
              

              			//do something for data
              

              		}
              

              		in.close();
              

              	}
              

              }
              

            

當 Java 程序試圖從一個要求認證的網站讀取信息的時候，也就是說，從聯(lián)系于 http://Protected.com 這個 URLConnection 的 InputStream 中 read 數(shù)據時，會引發(fā) FileNotFoundException。盡管筆者認為，這個 Exception 的類型與實際錯誤發(fā)生的原因實在是相去甚遠；但這個錯誤確實是由網絡認證失敗所導致的。

要解決這個問題，有兩種方法：

其一，是給 URLConnection 設定一個“Authentication”屬性：

              String credit = USERNAME + ":" + PASSWORD;
              

              String encoding = new sun.misc.BASE64Encoder().encode (credit.getBytes());
              

              connection.setRequestProperty ("Authorization", "Basic " + encoding);
              

            

這里假設 http://PROTECTED.COM 使用了基本（Basic）認證類型。

從上面的例子，我們可以看出，設定 Authentication 屬性還是比較復雜的：用戶必須了解認證方式的細節(jié)，才能將用戶名/密碼以一定的規(guī)范給出，然后用特定的編碼方式加以編碼。Java 類庫有沒有提供一個封裝了認證細節(jié)，只需要給出用戶名/密碼的工具呢？

這就是我們要介紹的另一種方法，使用 java.net.Authentication 類。

每當遇到網站需要認證的時候，HttpURLConnection 都會向 Authentication 類詢問用戶名和密碼。

Authentication 類不會知道究竟用戶應該使用哪個 username/password 那么用戶如何向 Authentication 類提供自己的用戶名和密碼呢?

提供一個繼承于 Authentication 的類，實現(xiàn) getPasswordAuthentication 方法，在 PasswordAuthentication 中給出用戶名和密碼：

              class DefaultAuthenticator extends Authenticator {
              

              	public PasswordAuthentication getPasswordAuthentication () {
              

              		return new PasswordAuthentication ("USER", "PASSWORD".toCharArray());
              

              	}
              

              }
              

            

然后，將它設為默認的（全局）Authentication:

              Authenticator.setDefault (new DefaultAuthenticator());
              

            

那么，不同的網站需要不同的用戶名/密碼又怎么辦呢?

Authentication 提供了關于認證發(fā)起者的足夠多的信息，讓繼承類根據這些信息進行判斷，在 getPasswordAuthentication 方法中給出了不同的認證信息：

• getRequestingHost()
• getRequestingPort()
• getRequestingPrompt()
• getRequestingProtocol()
• getRequestingScheme()
• getRequestingURL()
• getRequestingSite()
• getRequestorType()

另一件關于 Authentication 的重要問題是認證類型。不同的認證類型需要 Authentication 執(zhí)行不同的協(xié)議。至 Java SE 6.0 為止，Authentication 支持的認證方式有：

• HTTP Basic authentication
• HTTP Digest authentication
• NTLM
• Http SPNEGO Negotiate
  • Kerberos
  • NTLM

這里我們著重介紹 NTLM。

NTLM 是 NT LAN Manager 的縮寫。早期的 SMB 協(xié)議在網絡上明文傳輸口令，這是很不安全的。微軟隨后提出了 WindowsNT 挑戰(zhàn)/響應驗證機制，即 NTLM。

NTLM 協(xié)議是這樣的：

1. 客戶端首先將用戶的密碼加密成為密碼散列；
2. 客戶端向服務器發(fā)送自己的用戶名，這個用戶名是用明文直接傳輸?shù)模?
3. 服務器產生一個 16 位的隨機數(shù)字發(fā)送給客戶端，作為一個 challenge（挑戰(zhàn)） ；
4. 客戶端用步驟1得到的密碼散列來加密這個 challenge ，然后把這個返回給服務器；
5. 服務器把用戶名、給客戶端的 challenge 、客戶端返回的 response 這三個東西，發(fā)送域控制器 ；
6. 域控制器用這個用戶名在 SAM 密碼管理庫中找到這個用戶的密碼散列，然后使用這個密碼散列來加密 challenge；
7. 域控制器比較兩次加密的 challenge ，如果一樣，那么認證成功；

Java 6 以前的版本，是不支持 NTLM 認證的。用戶若想使用 HttpConnection 連接到一個使用有 Windows 域保護的網站時，是無法通過 NTLM 認證的。另一種方法，是用戶自己用 Socket 這樣的底層單元實現(xiàn)整個協(xié)議過程，這無疑是十分復雜的。

終于，Java 6 的 Authentication 類提供了對 NTLM 的支持。使用十分方便，就像其他的認證協(xié)議一樣：

              class DefaultAuthenticator extends Authenticator {
              

              	private static String username = "username ";
              

              	private static String domain =  "domain ";
              

              	private static String password =  "password ";
              

              

              	public PasswordAuthentication getPasswordAuthentication() {
              

              		String usernamewithdomain = domain + "/ "+username;
              

              		return (new PasswordAuthentication(usernamewithdomain, password.toCharArray()));
              

              
                |-------10--------20--------30--------40--------50--------60--------70--------80--------9|
              
              

              
                |-------- XML error:  The previous line is longer than the max of 90 characters ---------|
              
              

              	}
              

              }
              

            

這里，根據 Windows 域賬戶的命名規(guī)范，賬戶名為域名+”/”+域用戶名。如果不想每生成 PasswordAuthentication 時，每次添加域名，可以設定一個系統(tǒng)變量名“http.auth.ntlm.domain“。

Java 6 中 Authentication 的另一個特性是認證協(xié)商。目前的服務器一般同時提供幾種認證協(xié)議，根據客戶端的不同能力，協(xié)商出一種認證方式。比如，IIS 服務器會同時提供 NTLM with kerberos 和 NTLM 兩種認證方式，當客戶端不支持 NTLM with kerberos 時，執(zhí)行 NTLM 認證。

目前，Authentication 的默認協(xié)商次序是：

              GSS/SPNEGO -> Digest -> NTLM -> Basic
            

那么 kerberos 的位置究竟在哪里呢?

事實上，GSS/SPNEGO 以 JAAS 為基石，而后者實際上就是使用 kerberos 的。

輕量級 HTTP 服務器

Java 6 還提供了一個輕量級的純 Java Http 服務器的實現(xiàn)。下面是一個簡單的例子：

              public static void main(String[] args) throws Exception{
              

              	HttpServerProvider httpServerProvider = HttpServerProvider.provider();
              

              	InetSocketAddress addr = new InetSocketAddress(7778);
              

              	HttpServer httpServer = httpServerProvider.createHttpServer(addr, 1);
              

              	httpServer.createContext("/myapp/", new MyHttpHandler());
              

              	httpServer.setExecutor(null);
              

              	httpServer.start();
              

              	System.out.println("started");
              

              }
              

              

              static class MyHttpHandler implements HttpHandler{
              

              	public void handle(HttpExchange httpExchange) throws IOException {          
              

              		String response = "Hello world!";
              

              		httpExchange.sendResponseHeaders(200, response.length());
              

              		OutputStream out = httpExchange.getResponseBody();
              

              		out.write(response.getBytes());
              

              		out.close();
              

              	}  
              

              }
              

            

然后，在瀏覽器中訪問 http://localhost:7778/myapp/，我們得到：

首先，HttpServer 是從 HttpProvider 處得到的，這里我們使用了 JDK 6 提供的實現(xiàn)。用戶也可以自行實現(xiàn)一個 HttpProvider 和相應的 HttpServer 實現(xiàn)。

其次，HttpServer 是有上下文（context）的概念的。比如，http://localhost:7778/myapp/ 中“/myapp/”就是相對于 HttpServer Root 的上下文。對于每個上下文，都有一個 HttpHandler 來接收 http 請求并給出回答。

最后，在 HttpHandler 給出具體回答之前，一般先要返回一個 Http head。這里使用 HttpExchange.sendResponseHeaders(int code, int length) 。其中 code 是 Http 響應的返回值，比如那個著名的 404。length 指的是 response 的長度，以字節(jié)為單位。

Cookie 管理特性

Cookie 是 Web 應用當中非常常用的一種技術， 用于儲存某些特定的用戶信息。雖然，我們不能把一些特別敏感的信息存放在 Cookie 里面，但是，Cookie 依然可以幫助我們儲存一些瑣碎的信息，幫助 Web 用戶在訪問網頁時獲得更好的體驗，例如個人的搜索參數(shù)，顏色偏好以及上次的訪問時間等等。網絡程序開發(fā)者可以利用 Cookie 來創(chuàng)建有狀態(tài)的網絡會話（Stateful Session）。 Cookie 的應用越來越普遍。在 Windows 里面，我們可以在“Documents And Settings”文件夾里面找到IE使用的 Cookie，假設用戶名為 admin，那么在 admin 文件夾的 Cookies 文件夾里面，我們可以看到名為“admin@(domain)”的一些文件，其中的 domain 就是表示創(chuàng)建這些 Cookie 文件的網絡域， 文件里面就儲存著用戶的一些信息。

JavaScript 等腳本語言對 Cookie 有著很不錯的支持。 .NET 里面也有相關的類來支持開發(fā)者對 Cookie 的管理。 不過，在 Java SE 6 之前， Java一直都沒有提供 Cookie 管理的功能。在 Java SE 5 里面， java.net 包里面有一個 CookieHandler 抽象類，不過并沒有提供其他具體的實現(xiàn)。到了 Java SE 6， Cookie 相關的管理類在 Java 類庫里面才得到了實現(xiàn)。有了這些 Cookie 相關支持的類，Java 開發(fā)者可以在服務器端編程中很好的操作 Cookie， 更好的支持 HTTP 相關應用，創(chuàng)建有狀態(tài)的 HTTP 會話。

• 用 HttpCookie 代表 Cookie

  java.net.HttpCookie 類是 Java SE 6 新增的一個表示 HTTP Cookie 的新類， 其對象可以表示 Cookie 的內容， 可以支持所有三種 Cookie 規(guī)范：

  • Netscape 草案
  • RFC 2109 - http://www.ietf.org/rfc/rfc2109.txt
  • RFC 2965 - http://www.ietf.org/rfc/rfc2965.txt

  這個類儲存了 Cookie 的名稱，路徑，值，協(xié)議版本號，是否過期，網絡域，最大生命期等等信息。

• 用 CookiePolicy 規(guī)定 Cookie 接受策略

  java.net.CookiePolicy 接口可以規(guī)定 Cookie 的接受策略。 其中唯一的方法用來判斷某一特定的 Cookie 是否能被某一特定的地址所接受。 這個類內置了 3 個實現(xiàn)的子類。一個類接受所有的 Cookie，另一個則拒絕所有，還有一個類則接受所有來自原地址的 Cookie。

• 用CookieStore 儲存 Cookie

  java.net.CookieStore 接口負責儲存和取出 Cookie。 當有 HTTP 請求的時候，它便儲存那些被接受的 Cookie； 當有 HTTP 回應的時候，它便取出相應的 Cookie。 另外，當一個 Cookie 過期的時候，它還負責自動刪去這個 Cookie。

• 用 CookieManger/CookieHandler 管理 Cookie

  java.net.CookieManager 是整個 Cookie 管理機制的核心，它是 CookieHandler 的默認實現(xiàn)子類。下圖顯示了整個 HTTP Cookie 管理機制的結構：

  
  
  圖 2. Cookie 管理類的關系
  
  
  

  一個 CookieManager 里面有一個 CookieStore 和一個 CookiePolicy，分別負責儲存 Cookie 和規(guī)定策略。用戶可以指定兩者，也可以使用系統(tǒng)默認的 CookieManger。

• 例子

  下面這個簡單的例子說明了 Cookie 相關的管理功能：

  // 創(chuàng)建一個默認的 CookieManager CookieManager manager = new CookieManager(); // 將規(guī)則改掉，接受所有的 Cookie manager.setCookiePolicy(CookiePolicy.ACCEPT_ALL); // 保存這個定制的 CookieManager CookieHandler.setDefault(manager); // 接受 HTTP 請求的時候，得到和保存新的 Cookie HttpCookie cookie = new HttpCookie("...(name)...","...(value)..."); manager.getCookieStore().add(uri, cookie); // 使用 Cookie 的時候： // 取出 CookieStore CookieStore store = manager.getCookieStore(); // 得到所有的 URI List<URI> uris = store.getURIs(); for (URI uri : uris) { // 篩選需要的 URI // 得到屬于這個 URI 的所有 Cookie List<HttpCookie> cookies = store.get(uri); for (HttpCookie cookie : cookies) { // 取出了 Cookie } } // 或者，取出這個 CookieStore 里面的全部 Cookie // 過期的 Cookie 將會被自動刪除 List<HttpCookie> cookies = store.getCookies(); for (HttpCookie cookie : cookies) { // 取出了 Cookie }

  
  

其他新特性

NetworkInterface 的增強

從 Java SE 1.4 開始，JDK 當中出現(xiàn)了一個網絡工具類 java.net.NetworkInterface，提供了一些網絡的實用功能。 在 Java SE 6 當中，這個工具類得到了很大的加強，新增了很多實用的方法。例如：

• public boolean isUp()

  用來判斷網絡接口是否啟動并運行

• public boolean isLoopback()

  用來判斷網絡接口是否是環(huán)回接口（loopback）

• public boolean isPointToPoint()

  用來判斷網絡接口是否是點對點（P2P）網絡

• public boolean supportsMulticast()

  用來判斷網絡接口是否支持多播

• public byte[] getHardwareAddress()

  用來得到硬件地址（MAC）

• public int getMTU()

  用來得到最大傳輸單位（MTU，Maximum Transmission Unit）

• public boolean isVirtual()

  用來判斷網絡接口是否是虛擬接口

關于此工具類的具體信息，請參考 Java SE 6 相應文檔（見 參考資源 ）。

域名的國際化

在最近的一些 RFC 文檔當中，規(guī)定 DNS 服務器可以解析除開 ASCII 以外的編碼字符。有一個算法可以在這種情況下做 Unicode 與 ASCII 碼之間的轉換，實現(xiàn)域名的國際化。java.net.IDN 就是實現(xiàn)這個國際化域名轉換的新類，IDN 是“國際化域名”的縮寫（internationalized domain names）。這個類很簡單，主要包括 4 個靜態(tài)函數(shù)，做字符的轉換。

結語

Java SE 6 有著很多 HTTP 相關的新特性，使得 Java SE 平臺本身對網絡編程，尤其是基于 HTTP 協(xié)議的因特網編程，有了更加強大的支持。