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N-07: HTTP リクエスト（TCP ソケット低レベル実装）

TCP ソケットで HTTP リクエストを手作りし、HTTP プロトコルの仕組みを理解するサンプルです。リクエスト行・ヘッダー・空行・ボディという構造、レスポンスのステータス行解析など HTTP/1.1 の基礎を学べます。

⚠️ このページは「仕組みを理解する」ための低レベル実装です

実務で HTTP 通信するときは N-01（HttpClient、Java 11〜）または N-02（HttpURLConnection、Java 8〜）を使ってください。ソケットで手作りすると HTTPS（TLS）対応・リダイレクト追跡・チャンク転送エンコーディングなど多くの考慮事項があり、実用的な実装には膨大なコードが必要です。

HTTP/1.1 の構造

HTTP はテキストベースのプロトコルです。リクエストとレスポンスはどちらも「開始行」「ヘッダー」「空行」「ボディ」という共通の構造を持っています。

部分	リクエスト	レスポンス
開始行	GET /path HTTP/1.1	HTTP/1.1 200 OK
ヘッダー	Host: example.com User-Agent: ...	Content-Type: text/html Content-Length: 1234
空行	（CRLF のみの行）	（CRLF のみの行）
ボディ	POST の場合に送信データ（GET は省略）	<html>...</html>

代表的なステータスコード

コード	意味
200 OK	リクエスト成功
301 Moved Permanently	恒久的なリダイレクト
400 Bad Request	リクエストの形式が不正
401 Unauthorized	認証が必要
403 Forbidden	アクセス拒否
404 Not Found	リソースが存在しない
500 Internal Server Error	サーバー内部エラー

サンプルコード

TCP ソケットで HTTP GET リクエストを手作りし、レスポンスを解析するサンプルです。 Java 8 版ではクラスを使ったレスポンス表現、Java 17 版では record による不変なレスポンスクラスとヘッダーの Key-Value 解析、Java 21 版では sealed interface と pattern matching switch を使ったステータスコードの型安全な分類処理を実装しています。example.com への実際のリクエストを試みますが、ネットワーク環境によっては接続できない場合があります。

Sample.java

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class HttpSocketSample {

    // HTTP レスポンスを表すクラス
    static class HttpResponse {
        final int statusCode;
        final String statusMessage;
        final String body;

        HttpResponse(int statusCode, String statusMessage, String body) {
            this.statusCode = statusCode;
            this.statusMessage = statusMessage;
            this.body = body;
        }

        @Override
        public String toString() {
            int len = Math.min(body.length(), 200);
            return "HTTP " + statusCode + " " + statusMessage
                    + "\nBody（先頭 " + len + " 文字）: " + body.substring(0, len) + "...";
        }
    }

    // TCP ソケットで HTTP GET リクエストを送信
    static HttpResponse sendGet(String host, int port, String path) throws IOException {
        try (Socket socket = new Socket(host, port)) {
            // HTTP/1.1 リクエストを手作りする
            String request = "GET " + path + " HTTP/1.1\r\n"
                    + "Host: " + host + "\r\n"
                    + "User-Agent: JavaSocketClient/1.0\r\n"
                    + "Connection: close\r\n"
                    + "\r\n";  // ヘッダー終端（空行 CRLF）

            PrintWriter writer = new PrintWriter(
                new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()), true);
            writer.print(request);
            writer.flush();

            System.out.println("=== 送信したリクエスト ===");
            // \r\n を見やすく置換して表示
            System.out.println(request.replace("\r\n", "[CRLF]\n"));

            // レスポンスを受信する
            BufferedReader reader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

            // ステータス行を読む（例: "HTTP/1.1 200 OK"）
            String statusLine = reader.readLine();
            System.out.println("=== 受信したレスポンス ===");
            System.out.println(statusLine);

            int statusCode = 0;
            String statusMessage = "";
            if (statusLine != null && statusLine.startsWith("HTTP/")) {
                String[] parts = statusLine.split(" ", 3);
                if (parts.length >= 2) {
                    statusCode = Integer.parseInt(parts[1]);
                    statusMessage = parts.length > 2 ? parts[2] : "";
                }
            }

            // ヘッダー行を読む（空行まで）
            String line;
            while ((line = reader.readLine()) != null && !line.isEmpty()) {
                System.out.println(line);
            }

            // ボディを読む
            StringBuilder body = new StringBuilder();
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                body.append(line).append("\n");
            }

            return new HttpResponse(statusCode, statusMessage, body.toString());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== HTTP の仕組みデモ（TCP ソケットで HTTP/1.1 リクエストを手作り） ===");
        System.out.println();

        // HTTP リクエストの構造説明
        System.out.println("--- HTTP GET リクエストの構造 ---");
        System.out.println("  GET /path HTTP/1.1       ← リクエスト行（メソッド・パス・バージョン）");
        System.out.println("  Host: example.com        ← 必須ヘッダー（HTTP/1.1 から必須）");
        System.out.println("  User-Agent: MyClient/1.0 ← 任意ヘッダー");
        System.out.println("  Connection: close        ← 接続を閉じる指示");
        System.out.println("  （空行 CRLF）            ← ヘッダーとボディの区切り");
        System.out.println();
        System.out.println("--- HTTP レスポンスの構造 ---");
        System.out.println("  HTTP/1.1 200 OK          ← ステータス行");
        System.out.println("  Content-Type: text/html  ← レスポンスヘッダー");
        System.out.println("  Content-Length: 1234");
        System.out.println("  （空行 CRLF）            ← ヘッダーとボディの区切り");
        System.out.println("  <html>...</html>         ← レスポンスボディ");
        System.out.println();

        // 実際のリクエスト（ネットワーク接続が必要）
        try {
            HttpResponse response = sendGet("example.com", 80, "/");
            System.out.println("\n=== レスポンス情報 ===");
            System.out.println("ステータス: " + response.statusCode + " " + response.statusMessage);
            int len = Math.min(response.body.length(), 200);
            System.out.println("ボディ（先頭 " + len + " 文字）: " + response.body.substring(0, len));
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("接続エラー（ネットワーク環境に依存）: " + e.getMessage());
            System.out.println("このサンプルはネットワーク接続が必要です");
        }

        System.out.println();
        System.out.println("注意: 実務では N-01（HttpClient）または N-02（HttpURLConnection）を使用してください");
    }
}

よくあるミス・注意点

⚠️ HTTP/1.1 の Host ヘッダーは必須

HTTP/1.1 では Host ヘッダーが必須です。 1 台のサーバーで複数のドメインをホストする「バーチャルホスト」に対応するために必要です。 Host ヘッダーを省略すると、サーバーによっては 400 Bad Request が返ります。

// NG: Host ヘッダーなし（HTTP/1.1 ではエラーになる）
"GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"

// OK: Host ヘッダーを必ず含める
"GET / HTTP/1.1\r\n"
+ "Host: example.com\r\n"
+ "\r\n"

📌 HTTPS（443 ポート）はソケット直結では通信できない

HTTPS は TLS（Transport Layer Security）で暗号化された HTTP です。通常の Socket では平文通信しかできないため、 HTTPS に接続するには SSLSocketFactory を使ったSSLSocket が必要です。実務では HttpClient や HttpURLConnection が TLS を自動処理してくれます。

// NG: 通常の Socket で HTTPS に接続しようとするとエラー
Socket socket = new Socket("example.com", 443); // TLS ハンドシェイクができない

// HTTPS の場合は SSLSocket を使う
SSLSocketFactory factory = (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault();
SSLSocket socket = (SSLSocket) factory.createSocket("example.com", 443);
socket.startHandshake();

📌 チャンク転送エンコーディング（Transfer-Encoding: chunked）の扱い

HTTP/1.1 ではレスポンスボディが Transfer-Encoding: chunked で送られてくる場合があります。この場合、ボディは「16 進数のサイズ + CRLF + データ + CRLF」が繰り返され、サイズが 0 の行で終わります。単純に readLine() で読むとチャンクサイズの行が混入してしまいます。HttpClient はこれを自動処理します。

📌 Java バージョンごとの違い

Java 8 ではクラスを使ったレスポンス表現になります。 Java 17 では record で不変なレスポンスを簡潔に定義でき、テキストブロックでリクエスト構造の説明も読みやすく書けます。 Java 21 では sealed interface と pattern matching switch でステータスコードの分類を型安全かつ網羅的に処理できます。

テストする観点

ステータス行の解析が正しいか（"HTTP/1.1 200 OK" → statusCode=200, statusMessage="OK"）
ヘッダーの Key-Value 解析が正しいか（コロン区切り・前後のスペースのトリム）
ヘッダーとボディの区切り（空行）を正しく検出できるか
ステータスコードの分類（2xx/3xx/4xx/5xx）が正しいか（境界値: 200・299・300・399・400・499・500・599）
存在しないホストへの接続で UnknownHostException が発生するか
接続タイムアウト（socket.setSoTimeout()）を設定した場合に SocketTimeoutException が発生するか

GitHub でソースコードを見る →

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