基于Http协议的Android网络编程
写在前面的话：好一阵子没写博客了，心里有点惭愧。在这期间我主要做了两件事：一、之前在研究Android的过程中比较吃力，主要是Java的一些基础知识掌握得还不太好，于是近半个月恶补了一下Java基础，我发现自己连多态！多态！多态！（重要的事说三遍）这个面向对象的核心知识点都没掌握，说起来真是太惭愧了，我都不知道自己在不懂多态这个知识点的情况下，是怎么把Android的核心知识学下来的，要知道在Java以及Android的API中到处都是多态，现在打死我也能把多态发生的必要条件说出来了：1、要有类的继承（或接口的实现）；2、要有方法的重写；3、要有父类引用指向子类对象。除了多态，托马士兵老师的福（学了马士兵Java视频教程），我把Java代码在堆栈中的运行机制学了下，较好的理解了Java代码的内存运行机制，理解了这些再看Android代码，感觉比以前轻松多了！套用马士兵老师的一句话，就是“掌握了Java代码在内存中的运行机制，就掌握了一切！” 二、除了夯实Java基础，我还把郭霖前辈（《第一行代码》的作者）的博客仔细研究了一下，不得不说郭大神除了代码写的好，文笔也很棒，当初选择《第一行代码》作为Android学习的入门书籍，绝对是正确决定。在博客中，郭神通过源码的解读，详细剖析了Android中初学者不容易掌握的知识点，对于我这种菜鸟，绝对值得反复研究，当然了，目前涉及到Android源码的内容，我还暂时无法理解，不过以后我会慢慢把它搞明白！：）
之前写过一篇Android网络编程《浅谈android网络编程》，随着了解了更多Android知识，我意识到HttpClient已经不推荐使用了，更是在Android 6.0中被废弃了，原因之一就是比起HttpURLConnection，HttpClient的封装性更好，导致其可扩展性较差，当然现在网络编程更多的是使用框架了，HttpURLConnection被封装了，socket也被封装了，而像OKHttp和Volley这种框架，使用起来极为方便，开发者甚至不需要知道http、TCP/IP协议的相关知识就能高效地进行网络通信，但在有些时候，当开发者遇到bug或是修改些涉及到基于原理的功能时，可能会因为没能理解这些框架的原理而无法实现，所以本文就通过案例，着重分析基于Http协议的Android网络的原理实现，而不使用框架实现，当然更多的还是基础知识。
基于Http协议的Android编程知识点概要
Android平台网络相关API接口
- java.net.*(标准Java接口)
java.net.*提供与联网有关的类，包括流、数据包套接字(socket)、Internet协议、常见Http处理等。比如：创建URL，以及URLConnection/HttpURLConnection对象、设置链接参数、链接到服务器、向服务器写数据、从服务器读取数据等通信。这些在Java网络编程中均有涉及。 - Org.apache接口
对于大部分应用程序而言JDK本身提供的网络功能已远远不够，这时就需要Android提供的Apache HttpClient了。它是一个开源项目，功能更加完善，为客户端的Http编程提供高效、最新、功能丰富的工具包支持。 - Android.net.*(Android网络接口)
常常使用此包下的类进行Android特有的网络编程，如：访问WiFi，访问Android联网信息，邮件等功能。
网络架构主要有两种模式B/S,C/S
- B/S：浏览器/服务器端模式，通过应用层的HTTP协议通信，不需要特定客户端软件，而是需要统一规范的客户端，简而言之就是Android网络浏览器（如chrome,UcWeb,QQ浏览器等等）访问web服务器端的方式。
- C/S：客户端/服务器端模式，通过任意的网络协议通信，需要特定的客户端软件。
服务器端返回客户端的内容有三种方式
- 以HTML代码的形式返回；
- 以XML字符串的形式返回。通过XML解析（SAX、DOM，Pull 等）；
- 以json对象的方式返回。
Http协议简介
Http是Internet中广泛使用的协议，几乎所有的计算机语言和SDK都会不同程度地支持HTTP，而以网络著称的Google公司自然也会使Android SDK拥有强大的HTTP访问能力。在Android SDK中可以采用多种方式使用HTTP，例如HttpURLConnection、HttpClient ( HttpGet、HttpPost )等。
Http是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。
Http协议的主要特点如下：
- 支持C/S模式；
- 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户端与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
- 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
- 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
- 无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
HttpURLConnection类
HttpURLConnection类是jdk中的标准网络接口，该类的全限定名是java.net.HttpURLConnection，下面将介绍利用HttpURLConnection实现get请求和post请求。
HttpURLConnection实现GET请求
为了实现GET请求，需在后端搭建服务器，该服务器已搭好，访问地址为：http://cloud.bmob.cn/0906a62b462a3082/getMemberBySex?sex=boy。使用浏览器访问该地址，将返回如下JSON格式的数据：
HttpURLConnection实现get请求步骤如下：
- 获得需要访问的server地址、方法、及参数键值；
- 创建URL对象，将上述访问地址传入；
- 调用URL.openConnection()方法返回HttpURLConnection对象；
- 调用HttpURLConnection.connect()方法连接server；
- 调用HttpURLConnection.respondCode()方法，根据返回码判断server返回是否正确；
- 调用HttpURLConnection.getInputStream()方法读取server返回的内容；
- 关闭流、调用HttpURLConnection.disconnect()方法断开连接。
示例如下：
首先在界面中添加一个按钮，点击该按钮，程序将尝试请求上述server的相应数据并返回给程序，界面如下：
代码示例：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Button mButtonHttpUrlConnctionGet;
private String mUrl = "http://cloud.bmob.cn/0906a62b462a3082/";
private String mMethod = "getMemberBySex";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
mButtonHttpUrlConnctionGet = (Button) findViewById(R.id.button_httpurlconnection_get);
mButtonHttpUrlConnctionGet.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
doGet("boy");
}
});
}
//doGet请求
private void doGet(String s) {
//1、获得需要访问的server地址、方法、及参数键值
final String serverAddress = mUrl + mMethod + "?" + "sex=" + s;
//访问网络，开启一个线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//2、创建URL对象，将上述访问地址传入；
URL url = new URL(serverAddress);
//3、调用URL.openConnection()方法返回HttpURLConnection对象
HttpURLConnection httpUrlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
//4、调用HttpURLConnection.connect()方法连接server
httpUrlConnection.connect();
//5、调用HttpURLConnection.respondCode()方法，根据返回码判断server返回是否正确
if (httpUrlConnection.getResponseCode() == 200) {
//6、调用HttpURLConnection.getInputStream()方法读取server返回的内容
InputStream is = httpUrlConnection.getInputStream();
//包装流：字节流->转换字符流（处理流）->缓冲字符流（处理流）
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
StringBuffer sb = new StringBuffer();
String readLine = "";
while ((readLine = br.readLine()) != null) {
sb.append(readLine);
}
//7、关闭流、调用HttpURLConnection.disconnect()方法断开连接
is.close();
br.close();
httpUrlConnection.disconnect();
//Log日志中显示返回结果
Log.i("TAG", sb.toString());
} else {
Log.e("TAG", "failed to connect server!");
}
} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}LogCat显示结果如下所示：
使用HttpURLConnection的get请求需要注意的地方：
- 需要在AndroidManifest中添加访问网络的权限：
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"></uses-permission>- 需要开启子线程访问网络
new Thread(new Runnable
{
//access the Internet
}).start();HttpURLConnection实现POST请求
当需要向server写数据时，就需要使用post请求。Http请求由三部分组成，分别是：请求头、消息报头（可选）、请求正文。
Http响应也是由三个部分组成，分别是：响应头、消息报头（可选）、响应正文。
其中请求头允许客户端传递关于自身的信息和希望的响应形式，它负责通知服务器有关客户端请求的信息，下表列出了http的请求头，其中用黄色标记的请求头较为常用：
与请求头对应，响应头域允许服务器传递不能放在状态行的附加信息，下表列出了http的响应头，其中用黄色标记的响应头较为常用：
HttpURLConnection实现post请求步骤如下：
- 设置无参数的server访问地址、方法；
- 创建URL对象，将上述访问地址传入；
- 调用URL.openConnection()方法返回HttpURLConnection对象；
- 调用HttpURLConnection.connect()方法连接server；
- 调用HttpURLConnection类中的setDoInput() [设置输入流]、setDoOutput() [设置输出流]、setRequestMethod() [设置请求类型]、setUseCaches() [设置是否使用缓存]、setRequestProperty() [设置响应头]；
- 调用HttpURLConnection.getOutputStream()方法向server发送信息；
- 调用HttpURLConnection.connect()方法连接server；
- 调用HttpURLConnection.getInputStream()方法读取server返回的内容；
- 关闭流、调用HttpURLConnection.disconnect()方法断开连接。
由此看出，相比于get方式，post方式不允许将参数值出入URL对象，而是需要调用HttpURLConnection.getOutputStream()方法专门向server发送参数信息；另外，需要调用HttpURLConnection的方法设置输入输出流、响应头等操作。
添加一个按钮用于测试post请求：
下面是post请求的代码示例：
//doPost请求
private void doPost(final String s) {
//post请求的URL没有请求参数
final String postAddress = mUrl + mMethod;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
URL url = new URL(postAddress);
HttpURLConnection httpUrlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
//打开HttpURLConnection的输入输出
httpUrlConnection.setDoInput(true);
httpUrlConnection.setDoOutput(true);
//设置请求为post请求
httpUrlConnection.setRequestMethod("POST");
//不使用缓存
httpUrlConnection.setUseCaches(false);
//设置请求头
//设置编码集
httpUrlConnection.setRequestProperty("Accept-Charset", "UTF-8");
//设置content-type
httpUrlConnection.setRequestProperty("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
//连接server
httpUrlConnection.connect();
//将需要发送的参数信息写给server
OutputStream os = httpUrlConnection.getOutputStream();
//包装流：数据输出流（字符处理流）
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
String content = "sex" + s;
dos.writeBytes(content);
os.flush();
os.close();
dos.flush();
dos.close();
//获得server返回数据
if (httpUrlConnection.getResponseCode() == 200) {
InputStream is = httpUrlConnection.getInputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
StringBuffer sb = new StringBuffer();
String readLine = "";
while ((readLine = br.readLine()) != null) {
sb.append(readLine);
}
is.close();
br.close();
httpUrlConnection.disconnect();
Log.i("POST_TAG", sb.toString());
} else {
Log.i("POST_TAG", "failed!");
}
} catch (MalformedURLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}点击在LogCat中的显示如下：
Get请求和Post请求的区别
上面介绍了使用HttpURLConnection类实现Get请求和Post请求，下面简要介绍它们的区别：
- get是从服务器上获取数据，post是向服务器传送数据。
- get是把参数数据队列tian添加到指定的URL中，参数值和参数名各个字段一一对应，并且在URL中可以看到。post是通过HTTPpost机制，将请求的参数名和参数值放置在HTML HEADER内一起传送到指定的URL地址。用户看不到这个过程。
- 对于get方式，服务器端用 Request.QueryString获取变量的值，对于post方式，服务器端用Request.Form获取提交的数据。
- get 传送的数据量较小，不能大于2KB。post传送的数据量较大，一般被默认为不受限制。但理论上，IIS4中最大量为80KB，IIS5中为100KB。
- get安全性非常低，post安全性较高。
废弃HttpClient类
在较低的Android API版本中，通过Org.apache.HttpClient，Android也能访问网络，但在4.x及后续版本已不被推荐使用，更是在Android 6.0 （API 23）中被废弃，很大一部分原因就是HttpClient类的封装性很高，导致其扩展性不如HttpURLConnection。当然，如今HttpURLConnection类也被封装的很好，OkHttp就是将其封装得很好且扩展性更高的一个框架，下面将对OkHttp做简单介绍。
使用OkHttp访问网络
HttpURLConnection和HttpClient，虽然两者都能满足HTTPS流的上传和下载，配置超时，IPv6和连接池等各种HTTP请求的需求，但更高效的使用HTTP可以让我们的应用运行更快、更节省流量。而OkHttp库就是为此而生。
OkHttp是一个高效的HTTP库：
1、支持 SPDY ，共享同一个Socket来处理同一个服务器的所有请求，如果SPDY不可用，则通过连接池来减少请求延时。
2、无缝的支持GZIP来减少数据流量
3、缓存响应数据来减少重复的网络请求：会从很多常用的连接问题中自动恢复。如果服务器配置了多个IP地址，当第一个IP连接失败的时候，OkHttp会自动尝试下一个IP。OkHttp还处理了代理服务器问题和SSL握手失败问题。
4、使用 OkHttp 无需重写程序中的网络代码。OkHttp实现了几乎和HttpURLConnection一样的API。如果用了HttpClient，则OkHttp也提供了一个对应的okhttp-apache 模块。
5、OkHttp是一个相对成熟的解决方案，Android4.4的源码中已经将HttpURLConnection替换成了OkHttp。
使用OkHttp发送GET请求
为了在程序中使用OkHttp框架，需要在gradle中添加依赖：
compile 'com.squareup.okhttp3:okhttp:3.2.0'在布局中添加两个按钮，用于发送Get请求和Post请求。
以下是Get请求的代码示例：
private void doGet(String s) {
//拼接访问server地址
final String address = new StringBuilder().append(mUrl).append(mMethod).append("?sex=").append(s).toString();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//创建okhttp3.Request对象，传入访问地址
Request request = new Request.Builder().url(address).build();
try {
//使用同步方式获得返回对象okhttp3.Response
Response response = mOkHttpCLient.newCall(request).execute();
//访问成功
if (response.isSuccessful()) {
//调用Response.body().string()方法获得server返回的结果
Log.i("TAG", response.body().string());
} else {
Log.i("TAG", "error!");
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}使用OkHttp发送POST请求
/** * @param s post的请求参数 */
private void doPost(String s) {
//创建FormBody对象，用于封装post的请求参数
FormBody formBody = new FormBody.Builder().add("sex", s).build();
//创建Request对象，用于封装URL请求地址及请求参数
Request request = new Request.Builder().url(new StringBuilder().append(mUrl).append(mMethod).toString()).post(formBody).build();
//采用异步方式回调server返回的结果
mOkHttpCLient.newCall(request).enqueue(new Callback() {
@Override
public void onFailure(Call call, IOException e) {
Log.i("TAG", "failed");
}
//该回调方法的返回参数Response就是server的返回结果
@Override
public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
//输出结果
Log.i("TAG", response.body().string());
}
});
}有关OkHttp的更多学习资料，请您访问：
- OkHttp的官方网站；
- 张鸿洋前辈的博文：《Android OkHttp完全解析 是时候来了解OkHttp了》。
解析JSON格式数据
JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript的一个子集。 JSON采用完全独立于语言的文本格式，但是也使用了类似于C语言家族的习惯（包括C、C++、C#、Java、JavaScript、Perl、Python等）。这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。 易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成(一般用于提升网络传输速率)。
JSON数据的语法规则
JSON 语法规则：
1、数据在键值对中
2、数据由逗号分隔
3、花括号保存对象
4、方括号保存数组
JSON 值可以是：
1、数字（整数或浮点数）
2、字符串（在双引号中）
3、逻辑值（true 或 false）
4、数组（在方括号中）
5、对象（在花括号中）
6、null
JSON格式数据的优缺点
优点：
1、数据格式比较简单，易于读写，格式都是压缩的，占用带宽小；
2、易于解析，客户端JavaScript可以简单的通过eval()进行JSON数据的读取；
3、支持多种语言，包括ActionScript, C, C#, ColdFusion, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby等服务器端语言，便于服务器端的解析；
4、在PHP世界，已经有PHP-JSON和JSON-PHP出现了，偏于PHP序列化后的程序直接调用，PHP服务器端的对象、数组等能直接生成JSON格式，便于客户端的访问提取；
5、因为JSON格式能直接为服务器端代码使用，大大简化了服务器端和客户端的代码开发量，且完成任务不变，并且易于维护。
缺点：
1、没有XML格式这么推广的深入人心和喜用广泛，没有XML那么通用性；
2、JSON格式目前在Web Service中推广还属于初级阶段。
解析JSON数据
下面提供了一段JSON格式的数据：
下面代码将解析上述JSON数据：
/** * @param json */
private void parseData(String json) {
JSONObject objectOutside = null;
try {
objectOutside = new JSONObject(json);
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
String country = objectOutside.getString("name");
Log.i("TAG", "Country: " + country);
JSONArray provinces = objectOutside.getJSONArray("provinces");
for (int i = 0; i < provinces.length(); ++i) {
JSONObject objectInside = provinces.getJSONObject(i);
String province = objectInside.getString("name");
Log.i("TAG", "Province " + (i + 1) + ": " + province);
JSONObject objectCities = objectInside.getJSONObject("citys");
JSONArray arrayCity = objectCities.getJSONArray("city");
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int j = 0; j < arrayCity.length(); ++j) {
String city = arrayCity.getString(j);
sb.append("City " + (j + 1) + ": " + city + " ");
}
Log.i("TAG", sb.toString());
}
} catch (JSONException e) {
e.printStackTrace();
}
}解析结果如下所示：
解析XML格式数据
XML是一种可扩展标记语言：
1、可扩展标记语言是一种很像超文本标记语言的标记语言。
2、它的设计宗旨是传输数据，而不是显示数据。
3、它的标签没有被预定义。您需要自行定义标签。
4、它被设计为具有自我描述性。
5、它是W3C的推荐标准。
可扩展标记语言（XML）和超文本标记语言（HTML）之间的差异：
1、它不是超文本标记语言的替代。
2、它是对超文本标记语言的补充。
3、它和超文本标记语言为不同的目的而设计：
4、它被设计用来传输和存储数据，其焦点是数据的内容。
5、超文本标记语言被设计用来显示数据，其焦点是数据的外观。
超文本标记语言（XML）存在的问题：
1、某些起始标签可以选择性出现结束标签或者隐含了结束标签。
2、标签可以以任何顺序嵌套，即使结束标签不按照起始标签的逆序出现也是允许的。
3、某些特性不要求一定有值。
4、定义特性的两边有没有加上双引号都是可以的，所以都是允许的。
可扩展标记语言如何解决问题：
1、任何的起始标签都必须有一个结束标签。
2、可以采用另一种简化语法，可以在一个标签中同时表示起始和结束标签。
3、标签必须按合适的顺序进行嵌套，所以结束标签必须按镜像顺序匹配起始标签。
4、所有的特性都必须有值。
5、所有的特性都必须在值的周围加上双引号。
XML格式数据的优缺点
XML的优点：
1、格式统一，符合标准；
2、容易与其他系统进行远程交互，数据共享比较方便。
XML的缺点：
1、XML文件庞大，文件格式复杂，传输占带宽；
2、服务器端和客户端都需要花费大量代码来解析XML，导致服务器端和客户端代码变得异常复杂且不易维护；
3、客户端不同浏览器之间解析XML的方式不一致，需要重复编写很多代码；
4、服务器端和客户端解析XML花费较多的资源和时间。
解析XML格式数据
下限是一段XML格式的数据：
<?xml version="1.0" encoding="gb2312"?>
<root>
<item>
<name>刘亦菲</name>
<url>MingXing/LiuYiFei.htm</url>
<color>red</color>
</item>
<item>
<name>蔡依林</name>
<url>MingXing/CaiYiLin.htm</url>
<color>blue</color>
</item>
<item>
<name>张娜拉</name>
<url>MingXing/ZhangNaLa.htm</url>
<color>green</color>
</item>
<item>
<name>张韶涵</name>
<url>MingXiang/ZhangShaoHan.htm</url>
<color>grey</color>
</item>
<item>
<name>张靓颖</name>
<url>MingXing/ZhangLiangYin.htm</url>
<color>black</color>
</item>
<item>
<name>李宇春</name>
<url>MingXing/LiYuChun.htm</url>
<color>yellow</color>
</item>
<item>
<name>徐若瑄</name>
<url>MingXing/XuLuXuan.htm</url>
<color>pink</color>
</item>
</root>下面使用PULL解析方式对上述XML格式数据进行解析：
/** * @param mXML2 */
private void parseXML2(String mXML2) {
List<Star> list = null;
Star star = null;
//XMLPullParser.setInput()方法接收InputStream类型，故首先将String类型的XML数据转换成InputStream类型
InputStream is = new ByteArrayInputStream(mXML2.getBytes());
XmlPullParser xpp = Xml.newPullParser();
try {
//XMLPullParser.setInput()方法接收InputStream类型
xpp.setInput(is, "UTF-8");
//获取标签类型
int type = xpp.getEventType();
//若未读到最后的结束标签，则不停遍历每个标签及其内容
while (type != XmlPullParser.END_DOCUMENT) {
switch (type) {
//若为XML文件起始标签，则实例化List对象
case XmlPullParser.START_DOCUMENT:
list = new ArrayList<>();
break;
//若读到每项的起始标签
case XmlPullParser.START_TAG:
//起始标签为"item"
if ("item".equals(xpp.getName())) {
//实例化Star对象
star = new Star();
}
// 起始标签为"name"
else if ("name".equals(xpp.getName())) {
//后移一项
xpp.next();
//此时指向"name"标签的内容，将该内容设置到创建的Star对象中
star.setName(xpp.getText());
}
//起始标签为"url"
else if ("url".equals(xpp.getName())) {
//后移一项
xpp.next();
//此时指向"url"标签的内容，将该内容设置到创建的Star对象中
star.setUrl(xpp.getText());
}
//起始标签为"color"
else if ("color".equals(xpp.getName())) {
//后移一项
xpp.next();
//此时指向"color"标签的内容，将该内容设置到创建的Star对象中
star.setColor(xpp.getText());
}
break;
//若指向结束标签
case XmlPullParser.END_TAG:
//结束标签为"item"时，说明已读完一个完整的Star对象，该Star的所有字段已被赋值对象
if ("item".equals(xpp.getName())) {
//将该Star对象加入List集合中
list.add(star);
}
break;
default:
break;
}
//后移一项
type = xpp.next();
}
//在LogCat中打印结果
for (Star s : list) {
Log.i("XML2", s.toString());
}
} catch (XmlPullParserException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}在LogCat中的输出结果如下所示：
