45、java网络编程
使用java.net包中的相关类与接口进行网络编程
1、网络基础：ISO/OSI七层协议
协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。(=语义+语法+规则)，不同层具有各自不同的协议。
TCP/IP协议：TCP：面向连接的可靠的传输协议。UDP：是无连接的，不可靠的传输协议。
对等层实体之间虚拟通信。
下层向上层提供服务，实际通信在最底层完成
TCP是Transfer Control Protocol的简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作
UDP是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的
–使用UDP时，每个数据报中都给出了完整的地址信息，因此无需要建立发送方和接收方的连接。
–对于TCP协议，由于它是一个面向连接的协议，在socket之间进行数据传输之前必然要建立连接，所以在TCP中多了一个连接建立的时间
在互联网上传输的数据都包含有用来识别目的地的IP地址和端口号。IP地址用来标识网络上的计算机，而端口号用来指明该计算机上的应用程序
端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。
端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立，端口通常称为协议端口(protocol port) ，简称端口。
端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65535，1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如：http使用80端口。
数据封装：一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。
2、JDK中的网络类
•通过java.net包中的类，java程序能够使用TCP或UDP协议在互联网上进行通讯
•Java 通过扩展已有的流式输入/输出接口和增加在网络上建立输入/输出对象特性这两个方法支持TCP/IP。
•Java支持TCP和UDP协议族。TCP用于网络的可靠的流式输入/输出。UDP支持更简单的、快速的、点对点的数据报模式
URL(Uniform Resource Locator)是统一资源定位符的简称，它表示Internet上某一资源的地址。通过URL我们可以访问Internet上的各种网络资源，比如最常见的WWW，FTP站点。浏览器通过解析给定的URL可以在网络上查找相应的文件或其他资源。
•一个URL 包括两个主要部分：
–协议标识符：HTTP，FTP，File等
–资源名字：主机名，文件名，端口号，引用
•例如：http://java.sun.com:80/docs/books/tutorial/index.html#DOWN
创建URL
–例如：http://www.gamelan.com/pages/index..html
–new URL("http://www.gamelan.com/pages/index.html");
–URL gamelan = new URL("http://www.gamelan.com/pages/");
–URL gamelanGames = new URL(gamelan, "game.html");
–new URL("http", "www.gamelan.com", "/pages/index.html");
–new URL("http", "www.gamelan.com", 80, "pages/index.network.html");
–如果创建失败：
–try
–{
– URL myURL = new URL(. . .)
–} catch (MalformedURLException e)
–{
– . . .
– // exception handler code here
– . . .
–}
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
public class Url1
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
URL url = new URL("http://mil.news.sina.com.cn:80/2013-01-15/1350712697.html");
String protocal = url.getProtocol();
String host = url.getHost();
String file = url.getFile();
int port = url.getPort();
String ref = url.getRef();
System.out.println(protocal + ","+ host + ","+ file +"," + port + ","+ ref);
}
}
•为获得URL的实际比特或内容信息，用它的openConnection( )方法从它创建一个URLConnection对象，如：url.openConnection()
•openConnection( ) 有下面的常用形式：
•URLConnection openConnection( )
•与调用URL对象相关，它返回一个URLConnection对象。它可能引发IOException异常
URLConnection是访问远程资源属性的一般用途的类。如果你建立了与远程服务器之间的连接，你可以在传输它到本地之前用URLConnection来检察远程对象的属性。这些属性由HTTP协议规范定义并且仅对用HTTP协议的URL对象有意义
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
public class UrlConnection1
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
URL url = new URL("http://mil.news.sina.com.cn/2013-01-15/1713712706.html");
URLConnection conn = url.openConnection();
InputStream is = conn.getInputStream();
OutputStream os = new FileOutputStream("d:\\ind.htm");
byte[] buffer = new byte[2048];
int length = 0;
while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length)))
{
os.write(buffer,0,length);
}
is.close();
os.close();
}
}
3、InetAddress类
InetAddress 类用来封装我们前面讨论的数字式的IP地址和该地址的域名。你通过一个IP主机名与这个类发生作用，IP主机名比它的IP地址用起来更简便更容易理解。
InetAddress 类内部隐藏了地址数字。对于InetAddress，三个方法 getLocalHost( )、getByName( )以及getAllByName( )可以用来创建InetAddress的实例
– static InetAddress getLocalHost( ) throws UnknownHostException
– static InetAddress getByName(String hostName) throws UnknownHostException
– static InetAddress[ ] getAllByName(String hostName) throws UnknownHostException
getLocalHost( )仅返回象征本地主机的InetAddress 对象。
getByName( )方法返回一个传给它的主机名的InetAddress。
如果这些方法不能解析主机名，它们引发一个UnknownHostException异常。
在Internet上，用一个名称来代表多个机器是常有的事。getAllByName( )工厂方法返回代表由一个特殊名称分解的所有地址的InetAddresses类数组。在不能把名称分解成至 少一个地址时，它将引发一个Unknown HostException异常。
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class InetAddressTest
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(address);
address = InetAddress.getByName("www.sohu.com");
System.out.println(address);
}
}
4、使用TCP/IP的套接字（socket）进行通讯
为了能够方便的开发网络应用软件，由美国伯克利大学在Unix上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用socket(套接字)。socket的出现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。
随着Unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Windows等操作系统中。Java语言也引入了套接字编程模型。
1） 什么是Socket? Socket是连接运行在网络上的两个程序间的双向通讯的端点
2）使用Socket进行网络通信的过程
- 服务器程序将一个套接字绑定到一个特定的端口，并通过此套接字等待和监听客户的连接请求。
- 客户程序根据服务器程序所在的主机名和端口号发出连接请求。
- 如果一切正常，服务器接受连接请求。并获得一个新的绑定到不同端口地址的套接字。
- 客户和服务器通过读、写套接字进行通讯。
3）使用ServerSocket和Socket实现服务器端和客户端的 Socket通信
使用ServerSocket和Socket实现服务器端和客户端的 Socket通信总结：
a) 建立Socket连接
b) 获得输入/输出流
c)读/写数据
d) 关闭输入/输出流
e) 关闭Socket
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TcpServer
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
ServerSocket ss = new ServerSocket(5000);
Socket socket = ss.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] buffer = new byte[200];
int length =is.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer,0,length));
// int length = 0;
// while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length)))
// {
// String str = new String(buffer,0,length);
// System.out.println(str);
// }
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("welcome".getBytes());
is.close();
os.close();
socket.close();
}
}
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class TcpClient
{
public static void main(String[] args) throws Exception, IOException
{
Socket socket = new Socket("localhost",5000);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("hello world".getBytes());
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] buffer = new byte[200];
int length =is.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer,0,length));
// int length = 0;
// while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length)))
// {
// String str = new String(buffer,0,length);
// System.out.println(str);
// }
is.close();
os.close();
socket.close();
}
}
5、使用线程实现双向通信
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class MainClient
{
public static void main(String[] args) throws Exception,IOException
{
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",5000);
new ClientInputThread(socket).start();
new ClientOutputThread(socket).start();
}
}
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientInputThread extends Thread
{
private Socket socket;
public ClientInputThread(Socket socket)
{
this.socket = socket;
}
@Override
public void run()
{
try
{
InputStream is = socket.getInputStream();
while(true)
{
byte[] buffer = new byte[1024];
int length = is.read(buffer);
String str = new String(buffer,0,length);
System.out.println(str);
}
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ClientOutputThread extends Thread
{
private Socket socket;
public ClientOutputThread(Socket socket)
{
this.socket = socket;
}
@Override
public void run()
{
try
{
OutputStream os = socket.getOutputStream();
while(true)
{
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = reader.readLine();
os.write(line.getBytes());
}
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
public class MainServer
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000);
while(true)
{
Socket socket =serverSocket.accept();
//启动读写线程
new ServerInputThread(socket).start();
new ServerOutputThread(socket).start();
}
}
}
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
public class ServerInputThread extends Thread
{
private Socket socket;
public ServerInputThread(Socket socket)
{
this.socket = socket;
}
@Override
public void run()
{
try
{
InputStream is = socket.getInputStream();
while(true)
{
byte[] buffer = new byte[1024];
int length = is.read(buffer);
String str = new String(buffer,0,length);
System.out.println(str);
}
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class ServerOutputThread extends Thread
{
private Socket socket;
public ServerOutputThread(Socket socket)
{
this.socket = socket;
}
@Override
public void run()
{
try
{
OutputStream os = socket.getOutputStream();
while(true)
{
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line = reader.readLine();
os.write(line.getBytes());
}
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
6、使用无连接的数据报（UDP）进行通信
什么是Datagram？ –数据报是网上传输的独立数据包 ，数据报是否能正确地到达目的地，到达的时间，顺序，内容的正确性均没有保障。
java中使用Datagram与DatagramPacket类
DatagramSocket类利用UDP协议来实现客户与服务器的Socket.
send():发送数据报 ；receive(): 接收数据报
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
public class UdpTest2
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7000);
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,1024);
socket.receive(packet);
System.out.println(new String(buffer,0,packet.getLength()));
String str = "welcom";
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),
packet.getAddress(),packet.getPort());
socket.send(packet2);
socket.close();
}
}
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
public class UdpTest1
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
String str = "hello world";
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(),
str.length(),InetAddress.getByName("localhost"),7000);
socket.send(packet);
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer,1024);
socket.receive(packet2);
System.out.println(new String(buffer,0,packet2.getLength()));
socket.close();
}
}