概述

Java 語言從誕生的那天起，就非常注重網(wǎng)絡(luò)編程方面的應(yīng)用。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，Java 的基礎(chǔ)類庫也不斷地對網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的 API 進行加強和擴展。在 Java SE 6 當(dāng)中，圍繞著 HTTP 協(xié)議出現(xiàn)了很多實用的新特性：NTLM 認(rèn)證提供了一種 Window 平臺下較為安全的認(rèn)證機制；JDK 當(dāng)中提供了一個輕量級的 HTTP 服務(wù)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(rèn)證

不可避免，網(wǎng)絡(luò)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(rèn)證。下面是一個簡單的例子：

當(dāng) Java 程序試圖從一個要求認(rèn)證的網(wǎng)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(jù)時，會引發(fā) FileNotFoundException。盡管筆者認(rèn)為，這個 Exception 的類型與實際錯誤發(fā)生的原因?qū)嵲谑窍嗳ド踹h；但這個錯誤確實是由網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證失敗所導(dǎo)致的。

要解決這個問題，有兩種方法：

其一，是給 URLConnection 設(shè)定一個“Authentication”屬性：

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

從上面的例子，我們可以看出，設(shè)定 Authentication 屬性還是比較復(fù)雜的：用戶必須了解認(rèn)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(rèn)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(dāng)遇到網(wǎng)站需要認(rèn)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(yīng)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：

然后，將它設(shè)為默認(rèn)的（全局）Authentication:

那么，不同的網(wǎng)站需要不同的用戶名/密碼又怎么辦呢?

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

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

另一件關(guān)于 Authentication 的重要問題是認(rèn)證類型。不同的認(rèn)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(rèn)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(wù)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?/li>
3. 服務(wù)器產(chǎn)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(wù)器；
5. 服務(wù)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(rèn)證成功；

Java 6 以前的版本，是不支持 NTLM 認(rèn)證的。用戶若想使用 HttpConnection 連接到一個使用有 Windows 域保護的網(wǎng)站時，是無法通過 NTLM 認(rèn)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(fù)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(rèn)證協(xié)議一樣：

這里，根據(jù) 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(shè)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(rèn)證協(xié)商。目前的服務(wù)器一般同時提供幾種認(rèn)證協(xié)議，根據(jù)客戶端的不同能力，協(xié)商出一種認(rèn)證方式。比如，IIS 服務(wù)器會同時提供 NTLM with kerberos 和 NTLM 兩種認(rèn)證方式，當(dāng)客戶端不支持 NTLM with kerberos 時，執(zhí)行 NTLM 認(rèn)證。

目前，Authentication 的默認(rèn)協(xié)商次序是：

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(wù)器

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

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(yīng)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(yīng)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(yīng)用當(dāng)中非常常用的一種技術(shù)， 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(wǎng)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(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)者可以利用 Cookie 來創(chuàng)建有狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)會話（Stateful Session）。 Cookie 的應(yīng)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(shè)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(wǎng)絡(luò)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(guān)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(guān)的管理類在 Java 類庫里面才得到了實現(xiàn)。有了這些 Cookie 相關(guān)支持的類，Java 開發(fā)者可以在服務(wù)器端編程中很好的操作 Cookie， 更好的支持 HTTP 相關(guān)應(yīng)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(fù)責(zé)儲存和取出 Cookie。 當(dāng)有 HTTP 請求的時候，它便儲存那些被接受的 Cookie； 當(dāng)有 HTTP 回應(yīng)的時候，它便取出相應(yīng)的 Cookie。 另外，當(dāng)一個 Cookie 過期的時候，它還負(fù)責(zé)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(rèn)實現(xiàn)子類。下圖顯示了整個 HTTP Cookie 管理機制的結(jié)構(gòu)：

  
  
  圖 2. Cookie 管理類的關(guān)系
  
  
  

  一個 CookieManager 里面有一個 CookieStore 和一個 CookiePolicy，分別負(fù)責(zé)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(rèn)的 CookieManger。

• 例子

  下面這個簡單的例子說明了 Cookie 相關(guān)的管理功能：

// 創(chuàng)建一個默認(rèn)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(dāng)中出現(xiàn)了一個網(wǎng)絡(luò)工具類 java.net.NetworkInterface，提供了一些網(wǎng)絡(luò)的實用功能。 在 Java SE 6 當(dāng)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(wǎng)絡(luò)接口是否啟動并運行

• public boolean isLoopback()

  用來判斷網(wǎng)絡(luò)接口是否是環(huán)回接口（loopback）

• public boolean isPointToPoint()

  用來判斷網(wǎng)絡(luò)接口是否是點對點（P2P）網(wǎng)絡(luò)

• public boolean supportsMulticast()

  用來判斷網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)接口是否是虛擬接口

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

域名的國際化

在 最近的一些 RFC 文檔當(dāng)中，規(guī)定 DNS 服務(wù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換。

結(jié)語

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