Docker Java SDK 使用教程

Solomon Hykes — Docker 创始人

Docker 提供了一个核心的抽象层，让你可以在任何基础设施上运行任何应用。这种抽象层的本质是：将应用的运行环境打包成一个标准化的单元，这个单元可以在任何地方运行。

那么，从这章开始，就让我们来感受一下，Docker Java SDK 为我们带来了什么。

前置Docker配置

在使用 Docker Java SDK 之前，我们需要确保本机的 Docker 环境已经正确配置。SDK 通过 Unix socket 或 TCP 协议与 Docker daemon 通信，因此需要根据实际情况选择合适的连接方式并完成相应配置。

用户组配置

默认情况下，Docker daemon 的 Unix socket 文件 /var/run/docker.sock 的所有者是 root 用户，所属组是 docker。如果当前用户没有 docker 用户组的权限，在连接 Docker 时会遇到权限拒绝的问题：

permission denied while trying to connect to the Docker daemon socket

解决方法是将当前用户添加到 docker 用户组中：

# 将当前用户添加到 docker 用户组
sudo usermod -aG docker $USER

# 查看当前用户所属 groups
groups

# 如果 usermod 不生效，可以尝试 newgrp 刷新组信息
newgrp docker

添加完成后，需要重新登录系统或重启系统让修改生效。我们可以通过以下命令验证是否配置成功：

# 查看 docker.sock 文件的权限
ls -la /var/run/docker.sock

# 输出示例：srw-rw---- 1 root docker 0 Sep 15 10:00 /var/run/docker.sock
# 注意权限中的 's' 表示 socket 文件，所属组为 docker

思考： 为什么 Docker 选择使用 Unix socket 而不是普通的文件来进行通信？

Unix socket 是一种进程间通信（IPC）机制，相比 TCP 连接，它在同一台机器上的通信效率更高，且不需要经过网络协议栈，安全性也更好。因此 Docker daemon 默认监听 Unix socket 作为主要的通信方式。

网络协议配置

Docker Java SDK 支持两种连接协议：Unix socket 和 TCP。

Unix socket 协议

Unix socket 是默认的连接方式，适用于 Docker daemon 运行在本机的场景。SDK 通过以下地址连接：

unix:///var/run/docker.sock

这种方式的优点是无需额外配置，安全性高（通过文件权限控制访问），但缺点是只能连接本机的 Docker daemon。

TCP 协议

当需要远程连接 Docker daemon 时，需要使用 TCP 协议。这要求 Docker daemon 启动时开启 TCP 端口监听。

方法一：修改 Docker daemon 启动参数

在 /etc/docker/daemon.json 中添加配置：

{
  "hosts": ["unix:///var/run/docker.sock", "tcp://0.0.0.0:2375"]
}

方法二：修改 systemd service 配置

创建或编辑 systemd 配置文件：

sudo mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d
sudo vi /etc/systemd/system/docker.service.d/override.conf

添加以下内容：

[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix://var/run/docker.sock

然后重启 Docker 服务：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

验证 TCP 监听是否生效：

# 查看 Docker daemon 监听的端口
ss -tlnp | grep 2375

# 或使用 curl 测试
curl http://localhost:2375/version

注意： 开启 TCP 监听后，任何能够访问该端口的客户端都可以操作 Docker daemon，存在严重的安全风险。在生产环境中，建议配合 TLS 证书进行加密通信。

TLS 安全通信配置

在生产环境中使用 TCP 协议时，应该启用 TLS 加密：

# 创建 TLS 证书（示例）
mkdir -p /etc/docker/certs
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -sha256 -days 365 \
  -keyout /etc/docker/certs/server-key.pem \
  -out /etc/docker/certs/server-cert.pem \
  -nodes -subj "/CN=localhost"

# Docker daemon 启动参数
ExecStart=/usr/bin/dockerd \
  --tlsverify \
  --tlscacert=/etc/docker/ca.pem \
  --tlscert=/etc/docker/certs/server-cert.pem \
  --tlskey=/etc/docker/certs/server-key.pem \
  -H tcp://0.0.0.0:2376 \
  -H unix://var/run/docker.sock

连接方式对比

特性	Unix socket	TCP	TCP + TLS
适用场景	本机连接	远程连接	远程连接（生产）
安全性	高（文件权限）	低（明文传输）	高（证书加密）
性能	高	中等	中等（加密开销）
配置复杂度	低	中	高
默认端口	无	2375	2376

思考： 在微服务架构中，如果需要让应用通过 Docker Java SDK 管理容器化的服务，你会选择哪种连接方式？为什么？

快速入门

前面我们完成了 Docker 环境的配置，现在让我们正式开始使用 Docker Java SDK。本章将介绍如何创建 DockerClient、连接到 Docker daemon、拉取镜像，以及创建并启动一个容器。

Maven 依赖

首先，我们需要在项目中引入 Docker Java SDK 的依赖。在 pom.xml 中添加以下配置：

<dependencies>
    <!-- Docker Java SDK 核心库 -->
    <dependency>
        <groupId>com.github.docker-java</groupId>
        <artifactId>docker-java</artifactId>
        <version>3.7.1</version>
    </dependency>
    <!-- HTTP Client 传输层实现 -->
    <dependency>
        <groupId>com.github.docker-java</groupId>
        <artifactId>docker-java-transport-httpclient5</artifactId>
        <version>3.7.1</version>
    </dependency>
    <!-- 日志实现 -->
    <dependency>
        <groupId>ch.qos.logback</groupId>
        <artifactId>logback-classic</artifactId>
        <version>1.5.38</version>
    </dependency>
</dependencies>

这里我们需要两个核心依赖：docker-java 是 SDK 的核心库，定义了所有 API 接口和模型；docker-java-transport-httpclient5 是传输层实现，负责与 Docker daemon 进行 HTTP 通信。

创建 DockerClient

DockerClient 是 Docker Java SDK 的核心入口类，所有的 Docker 操作都通过它来执行。SDK 提供了两种创建方式：使用默认配置和自定义配置。

使用默认配置

最简单的方式是使用 DockerClientBuilder 的默认配置，它会自动检测本机的 Docker 环境：

package space.anyi.docker;

import com.github.dockerjava.api.DockerClient;
import com.github.dockerjava.core.DockerClientBuilder;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * Docker Java SDK 快速入门示例
 * 演示如何使用默认配置创建 DockerClient
 */
public class QuickStart {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(QuickStart.class);

    /**
     * 使用默认配置连接本地 Docker
     * 默认配置会自动使用 Unix socket 连接本机 Docker daemon
     */
    public void quickStart() {
        // 使用默认配置创建 DockerClient 实例
        // 内部会自动检测 Docker 环境并使用 unix:///var/run/docker.sock 连接
        DockerClient dockerClient = DockerClientBuilder.getInstance().build();

        // 使用 ping 命令测试连接是否成功
        dockerClient.pingCmd().exec();
        log.info("Docker client ping 成功！");

        // 列出所有本地镜像，验证连接正常
        dockerClient.listImagesCmd().exec().forEach(image -> {
            log.info("Docker 镜像信息: {}", image);
        });
    }
}

这段代码展示了最基本的使用方式：通过 DockerClientBuilder.getInstance().build() 创建客户端，然后使用 pingCmd() 测试连接，最后列出所有镜像验证功能正常。

思考： DockerClientBuilder.getInstance() 内部做了什么？它是如何知道 Docker daemon 的地址的？

实际上，DockerClientBuilder.getInstance() 会读取环境变量 DOCKER_HOST 来确定 Docker daemon 的地址。如果该环境变量未设置，则默认使用 unix:///var/run/docker.sock。

使用自定义配置

在实际项目中，我们通常需要自定义连接参数，比如指定 Docker daemon 地址、设置超时时间等：

package space.anyi.docker;

import com.github.dockerjava.api.DockerClient;
import com.github.dockerjava.core.DockerClientImpl;
import com.github.dockerjava.core.DefaultDockerClientConfig;
import com.github.dockerjava.core.DockerClientConfig;
import com.github.dockerjava.httpclient5.ApacheDockerHttpClient;
import com.github.dockerjava.transport.DockerHttpClient;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.time.Duration;

/**
 * Docker Java SDK 自定义配置示例
 * 演示如何使用自定义参数创建 DockerClient
 */
public class QuickStart {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(QuickStart.class);

    // 连接地址配置
    private static final String UNIX_HOST = "unix://var/run/docker.sock";
    private static final String TCP_HOST = "tcp://0.0.0.0:2375";

    /**
     * 使用自定义配置连接 Docker
     * 可以指定连接地址、超时时间、最大连接数等参数
     */
    public void customStart() {
        // 步骤1：构建 DockerClientConfig 配置对象
        DockerClientConfig dockerClientConfig = DefaultDockerClientConfig
                .createDefaultConfigBuilder()
                .withDockerHost(UNIX_HOST)  // 指定 Docker daemon 地址
                // 以下为可选的 TLS 配置
                //.withDockerTlsVerify(true)
                //.withDockerCertPath("/home/user/.docker")
                // 以下为可选的 Registry 认证配置
                //.withRegistryUsername(registryUser)
                //.withRegistryPassword(registryPass)
                //.withRegistryEmail(registryMail)
                //.withRegistryUrl(registryUrl)
                .build();
        log.info("Docker 客户端配置: {}", dockerClientConfig);

        // 步骤2：构建 HTTP 传输层实例
        DockerHttpClient httpClient = new ApacheDockerHttpClient.Builder()
                .dockerHost(dockerClientConfig.getDockerHost())  // 使用配置中的地址
                //.sslConfig(dockerClientConfig.getSSLConfig())   // SSL 配置
                .maxConnections(100)           // 最大连接数
                .connectionTimeout(Duration.ofSeconds(30))  // 连接超时时间
                .responseTimeout(Duration.ofSeconds(45))    // 响应超时时间
                .build();
        log.info("HTTP 客户端配置: {}", httpClient);

        // 步骤3：根据自定义配置创建 DockerClient
        DockerClient dockerClient = DockerClientImpl.getInstance(dockerClientConfig, httpClient);

        // 测试连接
        dockerClient.pingCmd().exec();
        log.info("自定义配置连接成功！");

        // 列出所有镜像
        dockerClient.listImagesCmd().exec().forEach(image -> {
            log.info("Docker 镜像信息: {}", image);
        });
    }
}

自定义配置的创建分为三个步骤：

构建 DockerClientConfig：配置 Docker daemon 地址、TLS、Registry 认证等
构建 DockerHttpClient：配置传输层参数，如连接数、超时时间等
使用 DockerClientImpl.getInstance() 创建客户端实例

连接测试

创建 DockerClient 后，我们可以使用 pingCmd() 方法测试连接是否正常。如果连接失败，SDK 会抛出 DockerException 异常：

try {
    dockerClient.pingCmd().exec();
    log.info("Docker 连接成功！");
} catch (Exception e) {
    log.error("Docker 连接失败: {}", e.getMessage());
}

我们还可以获取 Docker daemon 的版本信息，进一步验证连接：

// 获取 Docker 版本信息
String version = dockerClient.versionCmd().exec().getVersion();
log.info("Docker 版本: {}", version);

// 获取 Docker 系统信息
Info info = dockerClient.infoCmd().exec();
log.info("Docker 系统信息: {}", info);

拉取镜像

拉取镜像是使用 Docker 的基本操作之一。SDK 提供了 pullImageCmd() 方法来拉取镜像：

import com.github.dockerjava.api.command.PullImageCmd;
import com.github.dockerjava.api.command.PullImageResultCallback;
import com.github.dockerjava.api.model.PullResponseItem;

/**
 * 拉取 Docker 镜像
 * @param imageName 镜像名称，如 "hello-world" 或 "nginx:latest"
 */
public void pullImage(String imageName) {
    try {
        // 构建并执行拉取命令
        // exec() 方法会阻塞直到镜像拉取完成
        dockerClient.pullImageCmd(imageName)
                .exec(new PullImageResultCallback())
                .awaitCompletion();
        
        log.info("镜像 {} 拉取成功！", imageName);
    } catch (InterruptedException e) {
        log.error("镜像拉取被中断: {}", e.getMessage());
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}

注意： PullImageResultCallback 是一个异步回调类，我们需要调用 awaitCompletion() 方法来等待拉取完成。如果不调用此方法，拉取操作会在后台异步执行，主线程可能无法获取到结果。

创建容器并启动

拉取镜像后，我们可以使用该镜像创建并启动一个容器。这个过程分为两步：先创建容器（create），再启动容器（start）：

import com.github.dockerjava.api.command.CreateContainerResponse;
import com.github.dockerjava.api.model.ExposedPort;
import com.github.dockerjava.api.model.Ports;

/**
 * 创建并启动一个容器
 * @param imageName 镜像名称
 * @param containerName 容器名称
 */
public void createAndStartContainer(String imageName, String containerName) {
    // 步骤1：创建容器
    // 创建容器只是分配资源和配置，并不会真正运行
    CreateContainerResponse container = dockerClient.createContainerCmd(imageName)
            .withName(containerName)  // 设置容器名称
            .exec();

    log.info("容器创建成功，ID: {}", container.getId());

    // 步骤2：启动容器
    dockerClient.startContainerCmd(container.getId()).exec();
    log.info("容器 {} 启动成功！", containerName);
}

创建容器时，我们可以通过链式调用设置各种参数：

// 创建一个带有端口映射和环境变量的容器
CreateContainerResponse container = dockerClient.createContainerCmd("nginx:latest")
        .withName("my-nginx")
        .withEnv("NGINX_HOST=localhost", "NGINX_PORT=80")  // 设置环境变量
        .withExposedPorts(ExposedPort.tcp(80))  // 暴露端口
        .withPortBindings(new Ports.Binding(8080, 80))  // 端口映射
        .exec();

完整示例

下面是一个完整的示例，展示了从创建 DockerClient 到运行容器的整个流程：

package space.anyi.docker;

import com.github.dockerjava.api.DockerClient;
import com.github.dockerjava.api.command.CreateContainerResponse;
import com.github.dockerjava.core.DefaultDockerClientConfig;
import com.github.dockerjava.core.DockerClientImpl;
import com.github.dockerjava.httpclient5.ApacheDockerHttpClient;
import com.github.dockerjava.transport.DockerHttpClient;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.time.Duration;

/**
 * Docker Java SDK 快速入门完整示例
 */
public class QuickStart {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(QuickStart.class);

    private final DockerClient dockerClient;

    public QuickStart() {
        // 创建 DockerClient 实例
        DockerClientConfig config = DefaultDockerClientConfig.createDefaultConfigBuilder().build();
        DockerHttpClient httpClient = new ApacheDockerHttpClient.Builder()
                .dockerHost(config.getDockerHost())
                .maxConnections(100)
                .connectionTimeout(Duration.ofSeconds(30))
                .responseTimeout(Duration.ofSeconds(45))
                .build();
        this.dockerClient = DockerClientImpl.getInstance(config, httpClient);
    }

    /**
     * 完整流程演示：连接 -> 拉取镜像 -> 创建容器 -> 启动容器
     */
    public void runDemo() {
        // 1. 测试连接
        dockerClient.pingCmd().exec();
        log.info("1. Docker 连接成功");

        // 2. 拉取 hello-world 镜像
        try {
            dockerClient.pullImageCmd("hello-world")
                    .exec(new com.github.dockerjava.api.command.PullImageResultCallback())
                    .awaitCompletion();
            log.info("2. 镜像拉取成功");
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("镜像拉取被中断");
            Thread.currentThread().interrupt();
            return;
        }

        // 3. 创建并启动容器
        CreateContainerResponse container = dockerClient.createContainerCmd("hello-world")
                .withName("demo-container")
                .exec();
        log.info("3. 容器创建成功，ID: {}", container.getId());

        dockerClient.startContainerCmd(container.getId()).exec();
        log.info("4. 容器启动成功");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new QuickStart().runDemo();
    }
}

运行这段代码，你会看到 Docker 客户端成功连接、拉取镜像、创建并启动容器的完整过程。

思考： 为什么创建容器和启动容器要分成两步？直接一步完成不是更简单吗？

将创建和启动分开的设计允许我们在容器启动前进行更多配置，比如设置网络、挂载卷、配置资源限制等。这种设计也符合 Docker 的命令行操作习惯（docker create + docker start）。

下一章，我们将深入学习镜像管理相关的 API，包括列出镜像、查看详情、删除镜像等操作。

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