Java11 特性 - 效能翻倍的 HttpClient

从JDK1.1开始，JDK中就有HttpURLConnection来提供了网络连接的能力，但是由于实现的比较古早，其有很多的局限性。比如HttpURLConnection是通过底层提供的socket连接来进行通信，而每一个HttpURLConnection实例只能发送一个请求，之后只能通过close()释放请求的网络资源，或在持久化连接时用disconnect()来关闭关闭底层socket。而其基类URLConnection是为了支持很多协议而设计的，但诸如FTP这种协议已经不咋用了。

HttpURLConnection并不是不能使用，由于不需要依赖，在一些demo项目的时候也会偶尔拿来用。但HttpURLConnection本身已经太过古早，并且很难说HttpURLConnection能够胜任包含各种鉴权信息、各种cookie信息的访问请求。

针对这种情况网络上各种大神提供了更多高级的封装，比较流行的有Apache的HttpClient、Okhttp Client、Spring Cloud Feign之类的。这些封装提供了更丰富的资源与更便捷的封装，也支持了更高级功能如HTTP/2协议、异步请求等。

不过到了JDK9的时候，Java提供了一个新的Http请求工具HttpClient，经过了JDK10的再次预览，最终在JAVA11中作为正式功能提供使用，同时也完全替换了仅有阻塞模式的HttpURLConnection。

作为JDK11中正式推出的新Http连接器，支持的功能还是比较新的，主要的特性有：

完整支持HTTP 2.0 或者HTTP 1.1支持 HTTPS/TLS有简单的阻塞使用方法支持异步发送，异步时间通知支持WebSocket支持响应式流

HTTP2.0其他的客户端也能支持，而HttpClient使用CompletableFuture作为异步的返回数据。WebSocket的支持则是HttpClient的优势。响应式流的支持是HttpClient的一大优势。

而HttpClient中的NIO模型、函数式编程、CompletableFuture异步回调、响应式流让HttpClient拥有极强的并发处理能力，所以其性能极高，而内存占用则更少。

HttpClient的主要类有:

java.net.http.HttpClientjava.net.http.HttpRequestjava.net.http.HttpResponsejava.net.http.WebSocket（本文就不介绍这个了）

细节会在后文介绍，但是WebSocket用的比较少，本文就略过了。

HttpClient 的核心类主要就是 HttpClient、HttpRequest以及HttpResponse，它们都是位于java.net.http 包下，接下来对他们进行一下介绍。

HttpClient类是最核心的类，它支持使用建造者模式进行复杂对象的构建，主要的参数有：

Http 协议的版本 (HTTP 1.1 或者 HTTP 2.0)，默认是 2.0。是否遵从服务器发出的重定向连接超时时间代理认证

//可以用参数调整
HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
                         .version(Version.HTTP_1_1)
                         .followRedirects(Redirect.NORMAL)
                         .connectTimeout(Duration.ofSeconds(20))
                         .proxy(ProxySelector.of(new InetSocketAddress("proxy.example.com", 8080)))
                         .authenticator(Authenticator.getDefault())
                         .build();
                         
//也可以直接全部默认的便捷创建
HttpClient clientSimple = HttpClient.newHttpClient();

当创建了HttpClient实例后，可以通过其发送多条请求，不用重复创建。

HttpRequest 是用语描述请求体的类，也支持通过建造者模式构建复杂对象，主要的参数有：

请求地址请求方法:GET,POST,DELETE 等（默认是GET）请求体 (按需设置，例如 GET 不用 body,但是 POST 要设置)请求超时时间（默认）请求头

//使用参数组合进行对象构建，读取文件作为请求体
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
                .uri(URI.create("http://www.baidu.com"))
                .timeout(Duration.ofSeconds(20))
                .header("Content-type","application/json")
                .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofFile(Paths.get("data.json")))
                .build();
//直接GET访问
HttpRequest requestSimple = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();

HttpRequest 是一个不可变类，可以被多次发送。

HttpResponse没有提供外部可以创建的实现类，它是一个接口，从client的返回值中创建获得。接口中的主要方法为：

public interface HttpResponse {
        public int statusCode();
        public HttpRequest request();
        public Optional> previousResponse();
        public HttpHeaders headers();
        public T body();
        public URI uri();
        public Optional sslSession();
        public HttpClient.Version version();
    }

HttpResponse的返回内容与常识一致，这里就不展开介绍了。

HttpClient中可以使用同步发送或者异步发送。

同步 send()

同步发送后，请求会一直阻塞到收到response为止。

final HttpResponse send = client.send(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println(send.body());

其中 send的第二个参数是通过HttpResponse.BodyHandlers的静态工厂来返回一个可以将 response 转换为目标类型T的处理器（handler），本例子中的类型是String。HttpResponse.BodyHandlers.ofString()的实现方法为：

public static BodyHandler ofString() {
            return (responseInfo) -> BodySubscribers.ofString(charsetFrom(responseInfo.headers()));
}

其中，BodySubscribers.ofString() 的方法实现是：

public static BodySubscriber ofString(Charset charset) {
    Objects.requireNonNull(charset);
    return new ResponseSubscribers.ByteArraySubscriber<>(
           bytes -> new String(bytes, charset)
    );
}

可以看到最终是返回了一个ResponseSubscribers ，而Subscribers则是我们之前《JDK9响应式编程》中讨论过的订阅者。这个构造方法的入参Function定义了订阅者中的finisher属性，而这个属性将在响应式流完成订阅的时在onComplete()`方法中调用。

异步 sendAsync()

异步请求发送之后，会立刻返回 CompletableFuture，然后可以使用CompletableFuture中的方法来设置异步处理器。

client.sendAsync(httpRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString())
        .thenApply(HttpResponse::body)
        .thenAccept(System.out::println)
        .join();

而就如同JDK中响应式流中发布者的submit()方法与offer()方法一样，HttpClient中的send()方法知识sendAsync方法的特例，在send()方法中是先调用sendAsync()方法，然后直接阻塞等待响应结束再返回，部分核心代码为：

    @Override
    public  HttpResponse
    send(HttpRequest req, BodyHandler responseHandler)
        throws IOException, InterruptedException
    {
        CompletableFuture> cf = null;

        // if the thread is already interrupted no need to go further.
        // cf.get() would throw anyway.
        if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();
        try {
            cf = sendAsync(req, responseHandler, null, null);
            return cf.get();
        } catch (InterruptedException ie) {
            if (cf != null )
                cf.cancel(true);
            throw ie;
        }
      ...

响应式流

HttpClient 作为 Request 的发布者 (publisher),将 Request 发布到服务器，作为 Response 的订阅者 (subscriber),从服务器接收 Response。而上文中我们在send()的部分发现，调用链的最底端返回的是一个ResponseSubscribers订阅者。

当然,就如同HttpResponse.BodyHandlers.ofString(),HttpClient默认提供了一系列的默认订阅者，用语处理数据的转换：

HttpRequest.BodyPublishers::ofByteArray(byte[])
HttpRequest.BodyPublishers::ofByteArrays(Iterable)
HttpRequest.BodyPublishers::ofFile(Path)
HttpRequest.BodyPublishers::ofString(String)
HttpRequest.BodyPublishers::ofInputStream(Supplier)

HttpResponse.BodyHandlers::ofByteArray()
HttpResponse.BodyHandlers::ofString()
HttpResponse.BodyHandlers::ofFile(Path)
HttpResponse.BodyHandlers::discarding()

所以在HttpClient的时候我们也可以自己创建一个实现了Flow.Subscriber>接口的订阅者，用于消费数据。响应式流完整的简单的例子如下：

public class HttpClientTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        final HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
        final HttpRequest httpRequest = HttpRequest.newBuilder(URI.create("http://www.baidu.com")).build();

        HttpResponse.BodySubscriber subscriber = HttpResponse.BodySubscribers.fromSubscriber(new StringSubscriber(),StringSubscriber::getBody);
        client.sendAsync(httpRequest,responseInfo -> subscriber)
                .thenApply(HttpResponse::body)
                .thenAccept(System.out::println)
                .join();
    }

    static class StringSubscriber implements Flow.Subscriber>{
        Flow.Subscription subscription;
        List response = new ArrayList<>();
        String body;
        public String getBody(){
            return body;
        }

        @Override
        public void onSubscribe(Flow.Subscription subscription) {
            this.subscription = subscription;
            subscription.request(1);
        }

        @Override
        public void onNext(List item) {
            response.addAll(item);
            subscription.request(1);
        }

        @Override
        public void onError(Throwable throwable) {
            System.err.println(throwable);
        }

        @Override
        public void onComplete() {
            byte[] data = new byte[response.stream().mapToInt(ByteBuffer::remaining).sum()];
            int offset = 0;
            for(ByteBuffer buffer:response){
                int remain = buffer.remaining();
                buffer.get(data,offset,remain);
                offset += remain;
            }
            body = new String(data);
        }
    }
}

HttpClient是JDK11正式上线的高性能Http客户端。其底层基于响应式流，通过上层封装还提供了异步信息发送、同步信息发送，以及其他完成的HTTP协议内容。在进行响应式编程的方面，HttpClient也是一个十分优秀的参照目标。