Java SE 6 新特性: HTTP 增强

概述

　　Java 语言从诞生的那天起，就非常注重网络编程方面的应用。随着互联网应用的飞速发展，Java 的基础类库也不断地对网络相关的 API 进行加强和扩展。在 Java SE 6 当中，围绕着 HTTP 协议出现了很多实用的新特性：NTLM 认证提供了一种 Window 平台下较为安全的认证机制；JDK 当中提供了一个轻量级的 HTTP 服务器；提供了较为完善的 HTTP Cookie 管理功能；更为实用的 NetworkInterface；DNS 域名的国际化支持等等。

　　NTLM 认证

　　不可避免，网络中有很多资源是被安全域保护起来的。访问这些资源需要对用户的身份进行认证。下面是一个简单的例子：

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(); 　} }

　　当 Java 程序试图从一个要求认证的网站读取信息的时候，也就是说，从联系于 http://Protected.com 这个 URLConnection 的 InputStream 中 read 数据时，会引发 FileNotFoundException。尽管笔者认为，这个 Exception 的类型与实际错误发生的原因实在是相去甚远；但这个错误确实是由网络认证失败所导致的。

　　要解决这个问题，有两种方法：

　　其一，是给 URLConnection 设定一个“Authentication”属性：

String credit = USERNAME + ":" + PASSWORD; String encoding = new sun.misc.BASE64Encoder().encode (credit.getBytes()); connection.setRequestProperty ("Authorization", "Basic " + encoding);

　　这里假设 http://PROTECTED.COM 使用了基本（Basic）认证类型。

　　从上面的例子，我们可以看出，设定 Authentication 属性还是比较复杂的：用户必须了解认证方式的细节，才能将用户名/密码以一定的规范给出，然后用特定的编码方式加以编码。Java 类库有没有提供一个封装了认证细节，只需要给出用户名/密码的工具呢？

　　这就是我们要介绍的另一种方法，使用 java.net.Authentication 类。

　　每当遇到网站需要认证的时候，HttpURLConnection 都会向 Authentication 类询问用户名和密码。

　　Authentication 类不会知道究竟用户应该使用哪个 username/password 那么用户如何向 Authentication 类提供自己的用户名和密码呢?

　　提供一个继承于 Authentication 的类，实现 getPasswordAuthentication 方法，在 PasswordAuthentication 中给出用户名和密码：

class DefaultAuthenticator extends Authenticator { 　public PasswordAuthentication getPasswordAuthentication () { 　　return new PasswordAuthentication ("USER", "PASSWORD".toCharArray()); 　} }

　　然后，将它设为默认的（全局）Authentication:

Authenticator.setDefault (new DefaultAuthenticator());

　　那么，不同的网站需要不同的用户名/密码又怎么办呢?

　　Authentication 提供了关于认证发起者的足够多的信息，让继承类根据这些信息进行判断，在 getPasswordAuthentication 方法中给出了不同的认证信息：

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

　　另一件关于 Authentication 的重要问题是认证类型。不同的认证类型需要 Authentication 执行不同的协议。至 Java SE 6.0 为止，Authentication 支持的认证方式有：

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

　　这里我们着重介绍 NTLM。

　　NTLM 是 NT LAN Manager 的缩写。早期的 SMB 协议在网络上明文传输口令，这是很不安全的。微软随后提出了 WindowsNT 挑战/响应验证机制，即 NTLM。

　　NTLM 协议是这样的：

　　·客户端首先将用户的密码加密成为密码散列；

　　·客户端向服务器发送自己的用户名，这个用户名是用明文直接传输的；

　　·服务器产生一个 16 位的随机数字发送给客户端，作为一个 challenge（挑战） ；

　　·客户端用步骤1得到的密码散列来加密这个 challenge ，然后把这个返回给服务器；

　　·服务器把用户名、给客户端的 challenge 、客户端返回的 response 这三个东西，发送域控制器 ；

　　·域控制器用这个用户名在 SAM 密码管理库中找到这个用户的密码散列，然后使用这个密码散列来加密 challenge；

　　·域控制器比较两次加密的 challenge ，如果一样，那么认证成功；

　　Java 6 以前的版本，是不支持 NTLM 认证的。用户若想使用 HttpConnection 连接到一个使用有 Windows 域保护的网站时，是无法通过 NTLM 认证的。另一种方法，是用户自己用 Socket 这样的底层单元实现整个协议过程，这无疑是十分复杂的。

　　终于，Java 6 的 Authentication 类提供了对 NTLM 的支持。使用十分方便，就像其他的认证协议一样：

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())); 　} }

　　这里，根据 Windows 域账户的命名规范，账户名为域名+”/”+域用户名。如果不想每生成 PasswordAuthentication 时，每次添加域名，可以设定一个系统变量名“http.auth.ntlm.domain“。

　　Java 6 中 Authentication 的另一个特性是认证协商。目前的服务器一般同时提供几种认证协议，根据客户端的不同能力，协商出一种认证方式。比如，IIS 服务器会同时提供 NTLM with kerberos 和 NTLM 两种认证方式，当客户端不支持 NTLM with kerberos 时，执行 NTLM 认证。

　　目前，Authentication 的默认协商次序是：

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

　　那么 kerberos 的位置究竟在哪里呢?

　　事实上，GSS/SPNEGO 以 JAAS 为基石，而后者实际上就是使用 kerberos 的。

　　轻量级 HTTP 服务器

　　Java 6 还提供了一个轻量级的纯 Java Http 服务器的实现。下面是一个简单的例子：

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，在浏览器中访问 http://localhost:7778/myapp/，我们得到：

图一 浏览器显示

　　首先，HttpServer 是从 HttpProvider 处得到的，这里我们使用了 JDK 6 提供的实现。用户也可以自行实现一个 HttpProvider 和相应的 HttpServer 实现。

　　其次，HttpServer 是有上下文（context）的概念的。比如，http://localhost:7778/myapp/ 中“/myapp/”就是相对于 HttpServer Root 的上下文。对于每个上下文，都有一个 HttpHandler 来接收 http 请求并给出回答。

　　最后，在 HttpHandler 给出具体回答之前，一般先要返回一个 Http head。这里使用 HttpExchange.sendResponseHeaders(int code, int length)。其中 code 是 Http 响应的返回值，比如那个著名的 404。length 指的是 response 的长度，以字节为单位。