java网络编程

网络基本知识：

在java中网络程序有两种协议：TCP和UDP，TCP通过握手协议进行可靠的连接，UDP则是不可靠连接。

IP地址：用于标记一台计算机的身份证。

IP地址由网络地址（确定网络）和主机地址（网络中的主机）组成。

子网掩码：为了区分网络地址和主机地址。

IP地址分为A类地址、B类地址、C类地址（常用）、D类地址、E类地址。

127.0.0.1（localhost）是本机地址。

IPV4和IPV6

IPV4使用4个十进制数表示，即32位二进制。

SMTP是简单邮件传输协议，端口号是25.

---

telnet用于连接远程计算机或者因特网计算机提供的服务。每个服务都会设定一个端口。

给出类似     telnet ip    port    即可和特定的服务进行通信

如果要连接因特网的服务，不仅要给出端口，还要给出计算机的名称，只有给出IP地址和端口号时，才能够请求服务，并接收到应答。

---

URL和URI

URI:统一资源标识符，用于标识一个web资源，包含了两个部分。

(1)URL:统一资源定位符。能够精确的定位数据的URI

(2)URN:统一资源名称。除了URL的URI

在java中URI和URL是分开的两个类，URI类专门用于解析，URL用于通信。

URL

1.URI分类

绝对和相对：

(1)绝对URI是指有确定的协议。比如http,ftp。后面以/进行分隔

(2)相对URI是没有scheme的。

透明和不透明：

(1)不透明URI是不能够被解析的URI。不透明URI是绝对URI。scheme后面的部分不是以/进行分割。

分层和不分层：

(1)分层是绝对透明URI或相对URI。

所有的网页端口都是80.

2.URI的作用：

(1)解析

URI的格式：

[scheme:]scheme-specific-part[#fragment]

scheme表示用的协议，可以是http\https\ftp\file等。

scheme-specific-part是其余部分。

进一步细分：

[scheme:][//authority][path][?query][#fragment]

常用方法：

• getScheme()获得scheme;
• getSchemeSpecificPart()
• getPath()
• getAuthority()

(2)相对标识符和绝对标识符的转换

resolve和relative函数。

示例代码：

任务1：取得特定网址的html代码。

任务2：分析地址信息。

任务3：绝对地址和相对地址转换

package org.core;import java.net.*;import java.util.*;public class URLTest1 {public static void main(String[] args) throws Exception {URL url = new URL("http://www.ecnu.edu.cn");Scanner in = new Scanner(url.openStream());while (in.hasNextLine()) {String str = in.nextLine();System.out.println(str);}URI uri = new URI("http://blog.csdn.net/xiazdong");System.out.println(uri.getScheme());System.out.println(uri.getSchemeSpecificPart());System.out.println(uri.getAuthority());System.out.println(uri.getUserInfo());System.out.println(uri.getHost());System.out.println(uri.getPort());System.out.println(uri.getPath());System.out.println(uri.getQuery());System.out.println(uri.getFragment());String str = "/article/details/6705033";URI combined = uri.resolve(str);// 根据uri的路径把str变成绝对地址System.out.println(combined.getScheme()+ combined.getSchemeSpecificPart());URI relative = uri.relativize(new URI(str));System.out.println(relative.getSchemeSpecificPart());}}

URL和URLConnection

URL的作用

1.如果想要获取某个网页的html源代码，比如http://blog.csdn.net/xiazdong 则只需要:

(1)URL url = new URL("http://blog.csdn.net/xiazdong");

(2)Scanner in = new Scanner(url.openStream());

即可.

2.获取消息头信息

• URLConnection connection = url.openConnection();
• connection.getHeaderFields()返回一个Map<String,List<String>>
• connection.getContentLength();
• connection.getContentType();
• connection.setDoOutput(true)获得输出流
• connection.getOutputStream();
• connection.getInputStream();

代码示例：

package org.core;import java.net.*;import sun.misc.*;import java.util.*;import java.io.*;public class URLConnectionTest {public static void main(String[] args) throws Exception {String urlName = "http://java.sun.com";URL url = new URL(urlName);URLConnection connection = url.openConnection();Map<String, List<String>> map = connection.getHeaderFields();for (Map.Entry<String, List<String>> entry : map.entrySet()) {String key = entry.getKey();List<String> value = entry.getValue();System.out.println(key + ":" + value);}}}

---

在网页中如果要提交数据给web服务器，通常要把数据发送给web服务器，然后web服务器委派一个脚本对数据进行处理，返回一个相应。

通常发送数据的方法有两种：get和post。

（1）get方法是直接把数据跟在url的后面，以name=value进行传输，

每个数据之间用&进行分割，value中的空格用+替换，非字母数字用%替换，并后跟两个16进制数，这种编码方式称为URL编码。URLEncoder和URLDecoder

（2）post方法是通过URLConnection发送给服务器，编码方式和get一样。URLEncoder.encode(VALUE,"UTF-8");

一般在传输中文时会运用编码和解码。

示例：通过URLEncoder和URLDecoder编码和解码

略

---

InetAddress  根据域名得到IP地址或名称

没有构造方法，通过：

(1)InetAddress i1 = InetAddress.getByName(String)返回一个InetAddress实例。

(2)如果一个地址有多个ip地址，比如google，有3个ip地址，就调用InetAddress[] i2 = InetAddress.getAllByName(String);

InetAddress.getLocalhost()获得本机的InetAddress实例。

代码实例：

 

package org.core;import java.net.InetAddress;public class InetAddressTest {public static void main(String[] args) throws Exception{InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();System.out.println("本机地址："+local.getHostAddress());System.out.println("本机名称："+local.getHostName());InetAddress[] remote = InetAddress.getAllByName("www.google.com");for(InetAddress a : remote){System.out.println("地址："+a.getHostAddress());System.out.println("名称："+a.getHostName());}}}

---

 

 

Socket（TCP）

Socket是一个用于机器之间通信的类。

Socket客户端：

(1)Socket s = new Socket(ip,port);打开一个套接字，发送请求    

(2)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(3)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

需要用PrintWriter和Scanner进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

Socket服务器：注意多个客户端同时访问服务器的问题：多线程

(1)ServerSocket server = new ServerSocket(port);创建一个端口

(2)Socket s = server.accept();        只有当有客户端请求并连接，函数才会返回

(3)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(4)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

需要用PrintWriter和Scanner进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

我们在使用PrintWriter时需要使用println()函数;

当服务器或客户端任意一方请求结束通信，则立刻停止。

问题1：在套接字中会发生阻塞的地方：

（1）实例化Socket时，会阻塞。

（2）在in.nextLine()类似操作时会阻塞。

解决方法：

（1）对于第一个问题，解决方法：

• Socket s = new Socket();建立无连接socket
• s.connect(new InetSocketAddress(host,port),timeout);设置超时。

（2）对于第二个问题，解决方法是设置s.setSoTimeout(long)设置超时时间

问题2：当客户端想要关闭套接字时，但却不能确定服务器是否还在发送数据，但是只要一关闭就立刻断开。

解决方法：

socket.shutdownOutput()关闭输出流

socket.shutdownInput()关闭输入流

半关闭示例代码：客户端发送hello给服务器，同时关闭输出流，服务器接收到后关闭输入流，等待5秒发送ECHO hello给客户端。

 Client：

import java.net.*;import java.io.*;import java.util.*;public class shutdownOutputClient {public static void main(String[] args)throws Exception {Socket s = new Socket("localhost",8819);Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);out.println("Hello");//输出hellos.shutdownOutput();//关闭输出流System.out.println("关闭连接");while(in.hasNextLine()){System.out.println(in.nextLine());}s.close();}}

Server：

import java.net.*;import java.io.*;import java.util.*;public class shutdownOutputServer {public static void main(String[] args)throws Exception {ServerSocket server = new ServerSocket(8819);Socket s = server.accept();Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);String str = in.nextLine();System.out.println(str);s.shutdownInput();System.out.println("关闭输入流");Thread.sleep(5000);out.println("Echo:"+str);s.close();}}

综合代码举例：实现一个简单的对等通信程序，通过多线程，一个线程接收数据，一个线程发送数据。

用户1：

import java.util.*;import java.io.*;import java.net.*;public class Client{public static void main(String[]args)throws Exception{Socket s = new Socket("localhost",8819);PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);Thread t = new Thread(new Receive(s));t.start();//以下代码用于发送数据Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入while(in.hasNextLine()){//一直不断out.println(in.nextLine());//发送键盘输入数据}}}class Receive implements Runnable//这个类用于接收数据{private Socket s;public Receive(Socket s){this.s = s;}public void run(){try{Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());//in：接收数据String str = null;while(true){str = in.nextLine();System.out.println("服务器说："+str);//打印接收数据}}catch(Exception e){}}}

用户2：

import java.util.*;import java.io.*;import java.net.*;public class Server{public static void main(String[]args)throws Exception{ServerSocket server = new ServerSocket(8819);Socket s = server.accept();PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);Thread t = new Thread(new Receive1(s));t.start();//以下代码用于发送数据Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入while(in.hasNextLine()){//一直不断out.println(in.nextLine());//发送键盘输入数据}}}class Receive1 implements Runnable//这个类用于接收数据{private Socket s;public Receive1(Socket s){this.s = s;}public void run(){try{Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());//in：接收数据String str = null;while(true){str = in.nextLine();System.out.println("客户端说："+str);//打印接收数据}}catch(Exception e){}}}

以上的程序属于C/S，需要同时维护客户端和服务器的代码。

B/S：浏览器和服务器，只需要维护一方代码即可。

---

聊天工具使用UDP非常多，因为我们通常也会遇到我们发给另一个人一条消息，另一个人却没有收到的情况。

DatagramPacket和DatagramSocket  数据报

代码举例：实现服务器发送数据报到客户端。

Client：

package org.core;import java.net.*;import java.io.*;public class DatagramClient {public static void main(String[] args) throws Exception{byte[]buf = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,1024);DatagramSocket client = new DatagramSocket(9000);client.receive(packet);String str = new String(buf,0,packet.getLength());System.out.println(packet.getAddress().getHostName()+":"+str);client.close();}}

Server：

package org.core;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class DatagramServer {public static void main(String[] args)throws Exception {DatagramSocket server = new DatagramSocket(3000);String str = "hello world";DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),InetAddress.getLocalHost(),9000);server.send(packet);server.close();}}

QQ聊天应用

Server端

package org.xiazdong.server;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.io.BufferedReader;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.InetAddress;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JPanel;import javax.swing.JScrollPane;import javax.swing.JTextArea;import javax.swing.JTextField;public class Server3 extends JFrame{static JTextArea area;JTextField field;JButton button;static PrintStream writer;public Server3(){this.setTitle("服务器");this.setSize(400,500);area = new JTextArea(25,30);area.setEditable(false);field = new JTextField(20);button = new JButton("提交");JPanel panel = new JPanel();JScrollPane sp = new JScrollPane(area);this.add(sp,BorderLayout.CENTER);panel.add(field);panel.add(button);this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);this.setVisible(true);this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);button.addActionListener(new ActionListener(){@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {String text = field.getText();writer.println(text);area.append("我："+text+"\n");field.setText("");}});}public static void main(String[] args) throws Exception {Server3 s = new Server3();ServerSocket server = new ServerSocket(8899);System.out.println("开始监听...");Socket socket = server.accept();InetAddress address = socket.getInetAddress();String name = address.getLocalHost().getHostName();System.out.println(name+"已连接");BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));writer = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true);while (true) {String line = null;line = reader.readLine();if (line != null) {area.append("客户端："+line+"\n");}}}}

Client端

package org.xiazdong.client;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.io.BufferedReader;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintStream;import java.io.PrintWriter;import java.net.Socket;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JPanel;import javax.swing.JScrollPane;import javax.swing.JTextArea;import javax.swing.JTextField;public class Client3 extends JFrame{static JTextArea area;JTextField field;JButton button;static PrintWriter writer;public Client3(){this.setTitle("客户端");this.setSize(400,500);area = new JTextArea(25,30);area.setEditable(false);field = new JTextField(20);button = new JButton("提交");JScrollPane sp = new JScrollPane(area);JPanel panel = new JPanel();this.add(sp,BorderLayout.CENTER);panel.add(field);panel.add(button);this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);this.setVisible(true);this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);button.addActionListener(new ActionListener(){@Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) {String text = field.getText();writer.println(text);area.append("我："+text+"\n");field.setText("");}});}public static void main(String[] args) throws Exception{Client3 c = new Client3();Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8899);OutputStream out = socket.getOutputStream();BufferedReader reader1 = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));writer = new PrintWriter(out,true);System.out.println("已经成功和服务器连接...");while(true){String line = reader1.readLine();area.append("服务器："+line+"\n");}}}

PrintWriter的autoflush

 

如果PrintWriter writer = new PrintWriter(out,true);

则调用println()、printf()、format()函数时会自动刷新，其他函数都不会，比如write()、print()函数时不会自动刷新

 

 网络编程常见异常

第1个异常是java.net.BindException:Address already in use: JVM_Bind。该异常发生在服务器端进行new ServerSocket(port)（port是一个0，65536的整型值）操作时。异常的原因是以为与port一样的一个端口已经被启动，并进行监听。此时用netstat –an命令，可以看到一个Listending状态的端口。只需要找一个没有被占用的端口就能解决这个问题。 

第2个异常是java.net.ConnectException: Connection refused: connect。该异常发生在客户端进行new Socket(ip, port)操作时，该异常发生的原因是或者具有ip地址的机器不能找到（也就是说从当前机器不存在到指定ip路由），或者是该ip存在，但找不到指定的端口进行监听。出现该问题，首先检查客户端的ip和port是否写错了，如果正确则从客户端ping一下服务器看是否能ping通，如果能ping通（服务服务器端把ping禁掉则需要另外的办法），则看在服务器端的监听指定端口的程序是否启动，这个肯定能解决这个问题。 

第3个异常是java.net.SocketException: Socket is closed，该异常在客户端和服务器均可能发生。异常的原因是己方主动关闭了连接后（调用了Socket的close方法）再对网络连接进行读写操作。 

第4个异常是java.net.SocketException: （Connection reset或者Connect reset by peer:Socket write error）。该异常在客户端和服务器端均有可能发生，引起该异常的原因有两个，第一个就是如果一端的Socket被关闭（或主动关闭或者因为异常退出而引起的关闭），另一端仍发送数据，发送的第一个数据包引发该异常(Connect reset by peer)。另一个是一端退出，但退出时并未关闭该连接，另一端如果在从连接中读数据则抛出该异常（Connection reset）。简单的说就是在连接断开后的读和写操作引起的。 

第5个异常是java.net.SocketException: Broken pipe。该异常在客户端和服务器均有可能发生。在第4个异常的第一种情况中（也就是抛出SocketExcepton:Connect reset by peer:Socket write error后），如果再继续写数据则抛出该异常。前两个异常的解决方法是首先确保程序退出前关闭所有的网络连接，其次是要检测对方的关闭连接操作，发现对方关闭连接后自己也要关闭该连接。