Введение в сетевое взаимодействие Java

Сетевое взаимодействие — это способ, которым программа на Java общается с другой программой: в соседней комнате или на другом конце света. JDK поставляется с полным стеком для этого в двух пакетах: давно существующий java.net (URL-адреса, сокеты, адреса) и современный java.net.http (HttpClient, введённый в Java 11). Эта часть книги знакомит со стеком — от высокоуровневых удобств до низкоуровневых сокетов.

Уровни — от высокого к низкому

Сетевые API Java образуют лестницу. Выбирайте самую высокую ступень, которая решает задачу:

Ступень	API	Использование
Высшая	`HttpClient` (`java.net.http`)	Современный HTTP/HTTPS: REST-вызовы, загрузки, async
	`URL` / `URLConnection` / `HttpURLConnection`	Устаревший HTTP и другие URL-протоколы
	`Socket` / `ServerSocket`	Собственные TCP-протоколы, свои клиент/сервер
Низшая	`DatagramSocket`	Бессоединительные UDP-сообщения
Вспомогательная	`InetAddress`	Разрешение и представление IP-адресов

Практическое правило: если вы обращаетесь к HTTP API, используйте HttpClient. Переходите к сокетам только тогда, когда работаете с протоколом, отличным от HTTP, или строите собственный сервер.

TCP против UDP

Почти всё основано на двух транспортных протоколах:

TCP (Socket, ServerSocket) — это соединение: надёжное, упорядоченное, потоковое. Байты, которые вы записываете, доходят целыми и по порядку, иначе вы получаете ошибку. HTTP, базы данных и большинство прикладных протоколов работают поверх TCP.
UDP (DatagramSocket) — это бессоединительный режим: вы отправляете независимые пакеты («датаграммы») без рукопожатия, без упорядочения и без гарантий доставки. Он жертвует надёжностью ради низкой задержки — используется для DNS, видеостриминга и игр.

Клиент против сервера

Клиент инициирует соединение с известным адресом и портом. Сервер привязывается к порту и ждёт принятия входящих соединений. Один и тот же класс Socket представляет живое соединение с обеих сторон; асимметрия лишь в том, кто начинает разговор. В последующих главах строятся обе стороны.

Блокировка по умолчанию

Классические API java.net являются блокирующими: socket.getInputStream().read() останавливает вызывающий поток до прихода данных, а serverSocket.accept() — до подключения клиента. Это просто в понимании, но означает один поток на соединение. (Каналы java.nio и виртуальные потоки решают проблему масштабирования; эта часть остаётся на блокирующих API, которые являются правильной отправной точкой.)

Рабочий пример: весь стек в одном файле

Чтобы сделать части конкретными, эта программа запускает крошечный HTTP-сервер на интерфейсе loopback, а затем обращается к нему с помощью современного HttpClient — полный цикл клиент/сервер в одной JVM, без внешней сети.

java— editable, runs on the server

import com.sun.net.httpserver.HttpServer;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class NetworkingIntroDemo {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 1. A minimal server, bound to loopback on an OS-chosen (port 0) port
    HttpServer server = HttpServer.create(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 0), 0);
    server.createContext("/hello", exchange -> {
      byte[] body = "Hello from the server".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
      exchange.sendResponseHeaders(200, body.length);
      try (OutputStream os = exchange.getResponseBody()) { os.write(body); }
    });
    server.start();
    int port = server.getAddress().getPort();
    System.out.println("server listening on 127.0.0.1:" + port);

// 2. The client: build a request and send it with HttpClient
    HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();
    HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(URI.create("http://127.0.0.1:" + port + "/hello"))
        .GET()
        .build();
    HttpResponse<String> response =
        client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

System.out.println("status      : " + response.statusCode());
    System.out.println("body        : " + response.body());
    System.out.println("http version: " + response.version());

server.stop(0);
    System.out.println("server stopped");
  }
}

Что следует вынести из этого запуска:

Работающие клиент и сервер умещаются в одном коротком файле. В реальных приложениях они разнесены по машинам, но API идентичен — HttpServer принял соединение, а HttpClient открыл его, встретившись по TCP на интерфейсе loopback (127.0.0.1). Это форма каждой сетевой программы: одна сторона ждёт, другая вызывает.
Привязка к порту 0 позволила ОС выбрать свободный порт, который server.getAddress().getPort() вернул обратно. Жёсткое указание порта рискует получить «адрес уже используется»; порт 0 — стандартный приём для тестов и демонстраций, которым нужен любой порт.
Клиент никогда не обращался к сокету напрямую. HttpClient обработал соединение, строку HTTP-запроса, заголовки и разбор ответа — в этом и есть ценность подъёма на верхнюю ступень лестницы. В главах про сокеты будет показано, что он скрывал.
Ответ содержал структурированные метаданные: statusCode() (200), body() и version(). HTTP-ответы — это больше, чем текст; клиент смоделировал их как типизированный объект HttpResponse, чтобы вы читали поля, а не разбирали поток.
server.stop(0) освободил порт. Сетевые ресурсы — сокеты, серверные порты, соединения — это редкие дескрипторы ОС; каждая глава этой части закрывает их явно (или через try-with-resources), чтобы они не утекали.

Что охватывает остальная часть

Следующие главы спускаются вниз по лестнице:

Класс URL и URLConnection / HttpURLConnection — разбор URL-адресов и устаревший API соединений.
Современный HttpClient подробно — синхронные и асинхронные HTTP/2-запросы.
Низкоуровневый TCP с Socket и ServerSocket — создание собственных клиента и сервера.
Бессоединительный UDP с DatagramSocket.
Разрешение адресов с InetAddress.

Следующая глава начинается с самого знакомого сетевого объекта: URL.

Практика

Вы пишете сервис на Java, который обращается к стороннему REST API по HTTPS и нуждается как в синхронных, так и в асинхронных запросах на современном JDK. Какой API является наиболее подходящим выбором?

'java.net.http.HttpClient' — современный высокоуровневый HTTP API, поддерживающий синхронный 'send', асинхронный 'sendAsync', HTTP/2 и HTTPS из коробкиНизкоуровневое соединение через 'Socket' на порту 443 с ручной записью строки HTTP-запроса и заголовков'DatagramSocket', поскольку UDP быстрее, а REST API не сохраняют состояние'ServerSocket', так как вызов API означает принятие соединения от сервера API