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  Java 网络

  • Java 网络编程

    术语网络编程是指编写跨多个设备（计算机）执行的程序，其中所有设备都使用网络相互连接。J2SE API的java.net包包含提供低层通信详细信息的类和接口的集合，使您可以编写专注于解决当前问题的程序。
    java.net包提供对两种常见网络协议的支持:
    • TCP - TCP代表传输控制协议，它允许两个应用程序之间进行可靠的通信。TCP通常在Internet协议（称为TCP/IP）上使用。
    • UDP - UDP代表用户数据报协议，这是一种无连接协议，允许在应用程序之间传输数据包。
    本章对以下两个主题有很好的理解
    • socket编程 -这是网络中使用最广泛的概念，已经对其进行了非常详细的说明。
    • URL处理 -将单独讨论。单击此处以了解Java语言中的URL处理。
    socket提供使用TCP协议为两台计算机之间的通信机制。客户端程序在其通信结束时创建一个套接字，然后尝试将该套接字连接到服务器。建立连接后，服务器将在其通信结束时创建一个套接字对象。客户端和服务器现在可以通过写入和读取套接字进行通信。java.net.Socket类代表一个套接字，而java.net.ServerSocket类则为服务器程序提供一种机制，以侦听客户端并与其建立连接。
    使用套接字在两台计算机之间建立TCP连接时，将执行以下步骤
    • 服务器实例化一个ServerSocket对象，表示要在哪个端口号上进行通信。
    • 服务器调用ServerSocket类的accept()方法。该方法一直等到客户端在给定端口上连接到服务器。
    • 服务器等待之后，客户端实例化一个Socket对象，指定服务器名称和要连接的端口号。
    • Socket类的构造函数尝试将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果建立了通信，则客户端现在具有一个能够与服务器通信的Socket对象。
    • 在服务器端，accept()方法返回对服务器上与客户端套接字连接的新套接字的引用。
    建立连接后，可以使用I/O流进行通信。每个套接字都有一个OutputStream和一个InputStream。客户端的OutputStream连接到服务器的InputStream，并且客户端的InputStream连接到服务器的OutputStream。TCP是一种双向通信协议，因此可以同时在两个流之间发送数据。以下是有用的类，提供了用于实现套接字的完整方法集。

  • ServerSocket类方法

    java.net.ServerSocket中的类由服务器应用程序获得一个端口，监听客户端请求。ServerSocket类具有四个构造函数
    • public ServerSocket(int port) throws IOException 尝试创建绑定到指定端口的服务器套接字。 如果端口已被另一个应用程序绑定，则会发生异常。
    • public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 与上一个的构造函数类似，backlog参数指定在等待队列中存储多少个传入客户端。
    • public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) 抛出IOException与以前的构造函数类似，InetAddress参数指定要绑定到的本地IP地址。 InetAddress用于可能具有多个IP地址的服务器，从而允许服务器指定接受其客户端请求的IP地址。
    • public ServerSocket() throws IOException 创建一个未绑定的服务器套接字。 使用此构造函数时，准备绑定服务器套接字时，请使用bind()方法。
    如果ServerSocket构造函数没有引发异常，则意味着您的应用程序已成功绑定到指定的端口，并准备接受客户端请求。以下是ServerSocket类的一些常用方法
    • public int getLocalPort() 返回服务器套接字正在侦听的端口。 如果您在构造函数中传入0作为端口号，并让服务器为您找到端口，则此方法很有用。
    • public Socket accept() throws IOException 等待传入的客户端。 假定已使用setSoTimeout()方法设置了超时值，该方法将一直阻塞，直到客户端通过指定端口连接到服务器或套接字超时为止。 否则，此方法将无限期阻塞。
    • public void setSoTimeout(int timeout) 设置超时值，以表示服务器套接字在accept()期间等待客户端的时间。
    • public void bind(SocketAddress host, int backlog) 将套接字绑定到SocketAddress对象中的指定服务器和端口。 如果已使用无参数构造函数实例化ServerSocket，请使用此方法。
    当ServerSocket调用accept()时，该方法直到客户端连接后才返回。 客户端连接后，ServerSocket在未指定的端口上创建一个新的Socket，并返回对该新Socket的引用。 现在，客户端和服务器之间存在TCP连接，并且可以开始通信。

  • Socket类方法

    java.net.Socket类表示客户端和服务器都用于相互通信的套接字。 客户端通过实例化一个实例来获得一个Socket对象，而服务器从accept()方法的返回值中获得一个Socket对象。Socket 类具有五个构造函数，客户端可使用这些构造函数连接到服务器
    • public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException 此方法尝试在指定的端口连接到指定的服务器。 如果此构造方法没有引发异常，则说明连接成功，并且客户端已连接到服务器。
    • public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 此方法与前一个的构造方法相同，除了主机由InetAddress对象表示。
    • public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 连接到指定的主机和端口，在本地主机上的指定地址和端口上创建一个套接字。
    • public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 此方法与先前的构造方法相同，除了主机由InetAddress对象而不是String表示。
    • public Socket() 创建一个未连接的套接字。 使用connect()方法将此套接字连接到服务器。
    当Socket构造函数返回时，它不会简单地实例化Socket对象，而是实际上尝试连接到指定的服务器和端口。此处列出了Socket类中常用的一些方法。 注意，客户端和服务器都有一个Socket对象，因此客户端和服务器都可以调用这些方法。
    • public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 此方法将套接字连接到指定的主机。 仅当使用无参数构造函数实例化Socket时才需要此方法。
    • public InetAddress getInetAddress() 此方法返回此套接字连接到的另一台计算机的地址。
    • public int getPort() 返回套接字绑定到远程计算机上的端口。
    • public int getLocalPort() 返回套接字在本地计算机上绑定到的端口。
    • public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回远程套接字的地址。
    • public InputStream getInputStream() throws IOException 返回套接字的输入流。 输入流连接到远程套接字的输出流。
    • public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回套接字的输出流。 输出流连接到远程套接字的输入流。
    • public void close() throws IOException 关闭套接字，这使该Socket对象不再能够再次连接到任何服务器。

  • InetAddress 类方法

    此类表示Internet协议（IP）地址。 以下是在进行套接字编程时需要的以下有用方法
    • static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 给定原始IP地址，返回一个InetAddress对象。
    • static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和IP地址创建一个InetAddress。
    • static InetAddress getByName(String host) 给定主机名，确定主机的IP地址。
    • String getHostAddress() 以文本形式返回IP地址字符串。
    • String getHostName() 获取此IP地址的主机名。
    • static InetAddress InetAddress getLocalHost() 返回本地主机。
    • String toString() 将此IP地址转换为字符串。

  • Socket例子

    客户端与服务端通信的示意图如下：
    客户端：
    下面的GreetingClient是一个客户端程序，该程序通过使用套接字连接到服务器并发送问候语，然后等待响应。 
    // File Name GreetingClient.java
import java.net.*;
import java.io.*;

public class GreetingClient {

   public static void main(String [] args) {
      String serverName = args[0];
      int port = Integer.parseInt(args[1]);
      try {
         System.out.println("Connecting to " + serverName + " on port " + port);
         Socket client = new Socket(serverName, port);
         
         System.out.println("Just connected to " + client.getRemoteSocketAddress());
         OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
         DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
         
         out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
         InputStream inFromServer = client.getInputStream();
         DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
         
         System.out.println("Server says " + in.readUTF());
         client.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}
    服务端：
    下面的GreetingServer程序是服务器应用程序的示例，该服务器应用程序使用Socket类在命令行参数指定的端口号上侦听客户端。 
    // File Name GreetingServer.java
import java.net.*;
import java.io.*;

public class GreetingServer extends Thread {
   private ServerSocket serverSocket;
   
   public GreetingServer(int port) throws IOException {
      serverSocket = new ServerSocket(port);
      serverSocket.setSoTimeout(10000);
   }

   public void run() {
      while(true) {
         try {
            System.out.println("Waiting for client on port " + 
               serverSocket.getLocalPort() + "...");
            Socket server = serverSocket.accept();
            
            System.out.println("Just connected to " + server.getRemoteSocketAddress());
            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
            
            System.out.println(in.readUTF());
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            out.writeUTF("Thank you for connecting to " + server.getLocalSocketAddress()
               + "\nGoodbye!");
            server.close();
            
         } catch (SocketTimeoutException s) {
            System.out.println("Socket timed out!");
            break;
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            break;
         }
      }
   }
   
   public static void main(String [] args) {
      int port = Integer.parseInt(args[0]);
      try {
         Thread t = new GreetingServer(port);
         t.start();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}
    分别编译两个类文件，然后一个命令窗口运行服务器，另一个窗口运行客户端测试。如下图：
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