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
    – . . .
    –}

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1. import java.net.MalformedURLException; 
2. import java.net.URL; 
3.  
4. public class Url1 
5. { 
6.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
7.     { 
8.         URL url = new URL("http://mil.news.sina.com.cn:80/2013-01-15/1350712697.html"); 
9.         String protocal = url.getProtocol(); 
10.         String host = url.getHost(); 
11.         String file = url.getFile(); 
12.         int port = url.getPort(); 
13.         String ref = url.getRef(); 
14.         System.out.println(protocal + ","+ host +","+ file +"," + port +","+ ref); 
15.     } 
16. } 

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

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1. import java.io.FileOutputStream; 
2. import java.io.InputStream; 
3. import java.io.OutputStream; 
4. import java.net.URL; 
5. import java.net.URLConnection; 
6.  
7.  
8. public class UrlConnection1 
9. { 
10.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
11.     { 
12.         URL url = new URL("http://mil.news.sina.com.cn/2013-01-15/1713712706.html"); 
13.          
14.         URLConnection conn = url.openConnection(); 
15.          
16.         InputStream is = conn.getInputStream(); 
17.         OutputStream os = new FileOutputStream("d:\\ind.htm"); 
18.          
19.         byte[] buffer = new byte[2048]; 
20.         int length = 0; 
21.         while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length))) 
22.         { 
23.             os.write(buffer,0,length); 
24.         } 
25.         is.close(); 
26.         os.close(); 
27.     } 
28. } 

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。

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1. import java.net.InetAddress; 
2. import java.net.UnknownHostException; 
3.  
4. public class InetAddressTest 
5. { 
6.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
7.     { 
8.         InetAddress address = InetAddress.getLocalHost(); 
9.         System.out.println(address); 
10.          
11.         address = InetAddress.getByName("www.sohu.com"); 
12.         System.out.println(address); 
13.     } 
14. } 

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

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1. import java.io.IOException; 
2. import java.io.InputStream; 
3. import java.io.OutputStream; 
4. import java.net.ServerSocket; 
5. import java.net.Socket; 
6.  
7. public class TcpServer 
8. { 
9.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
10.     { 
11.         ServerSocket ss = new ServerSocket(5000); 
12.         Socket socket = ss.accept(); 
13.          
14.         InputStream is = socket.getInputStream(); 
15.          
16.         byte[] buffer = newbyte[200]; 
17.          
18.         int length =is.read(buffer); 
19.         System.out.println(new String(buffer,0,length)); 
20. //      int length = 0; 
21. //      while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length))) 
22. //      { 
23. //          String str = new String(buffer,0,length); 
24. //          System.out.println(str); 
25. //      } 
26.         OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
27.         os.write("welcome".getBytes()); 
28.          
29.         is.close(); 
30.         os.close(); 
31.         socket.close(); 
32.     } 
33. } 
34.  
35.  
36.  
37. import java.io.IOException; 
38. import java.io.InputStream; 
39. import java.io.OutputStream; 
40. import java.net.Socket; 
41. import java.net.UnknownHostException; 
42.  
43. public class TcpClient 
44. { 
45.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception, IOException 
46.     { 
47.         Socket socket = new Socket("localhost",5000); 
48.          
49.         OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
50.         os.write("hello world".getBytes()); 
51.          
52.         InputStream is = socket.getInputStream(); 
53.         byte[] buffer = new byte[200]; 
54.         int length =is.read(buffer); 
55.         System.out.println(new String(buffer,0,length)); 
56. //      int length = 0; 
57. //      while(-1 != (length = is.read(buffer,0,buffer.length))) 
58. //      { 
59. //          String str = new String(buffer,0,length); 
60. //          System.out.println(str); 
61. //      } 
62.          
63.         is.close(); 
64.         os.close(); 
65.         socket.close(); 
66.     } 
67. } 

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

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1. import java.io.IOException; 
2. import java.net.Socket; 
3. import java.net.UnknownHostException; 
4.  
5. public class MainClient 
6. { 
7.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception,IOException 
8.     { 
9.         Socket socket = new Socket("127.0.0.1",5000); 
10.          
11.         new ClientInputThread(socket).start(); 
12.         new ClientOutputThread(socket).start(); 
13.          
14.     } 
15. } 
16.  
17. import java.io.IOException; 
18. import java.io.InputStream; 
19. import java.net.Socket; 
20.  
21. public class ClientInputThreadextends Thread 
22. { 
23.     private Socket socket; 
24.     public ClientInputThread(Socket socket) 
25.     { 
26.         this.socket = socket; 
27.     } 
28.      
29.     @Override 
30.     public void run() 
31.     { 
32.         try 
33.         { 
34.             InputStream is = socket.getInputStream(); 
35.             while(true) 
36.             { 
37.                 byte[] buffer =new byte[1024]; 
38.                 int length = is.read(buffer); 
39.                 String str = new String(buffer,0,length); 
40.                 System.out.println(str); 
41.             } 
42.         } 
43.         catch (IOException e) 
44.         { 
45.             e.printStackTrace(); 
46.         } 
47.     } 
48. } 
49.  
50. import java.io.BufferedReader; 
51. import java.io.IOException; 
52. import java.io.InputStreamReader; 
53. import java.io.OutputStream; 
54. import java.net.Socket; 
55.  
56. public class ClientOutputThreadextends Thread 
57. { 
58.     private Socket socket; 
59.     public ClientOutputThread(Socket socket) 
60.     { 
61.         this.socket = socket; 
62.     } 
63.     @Override 
64.     public void run() 
65.     { 
66.         try 
67.         { 
68.             OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
69.             while(true) 
70.             { 
71.                 BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
72.                 String line = reader.readLine(); 
73.                 os.write(line.getBytes()); 
74.             } 
75.         } 
76.         catch (IOException e) 
77.         { 
78.             e.printStackTrace(); 
79.         } 
80.     } 
81.      
82. } 
83.  
84. public class MainServer 
85. { 
86.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
87.     { 
88.         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000); 
89.         while(true) 
90.         { 
91.         Socket socket =serverSocket.accept(); 
92.          
93.         //启动读写线程 
94.         new ServerInputThread(socket).start(); 
95.         new ServerOutputThread(socket).start(); 
96.          
97.         } 
98.     } 
99. } 
100.  
101. import java.io.IOException; 
102. import java.io.InputStream; 
103. import java.net.Socket; 
104.  
105. public class ServerInputThreadextends Thread 
106. { 
107.     private Socket socket; 
108.     public ServerInputThread(Socket socket) 
109.     { 
110.         this.socket = socket; 
111.     } 
112.      
113.     @Override 
114.     public void run() 
115.     { 
116.         try 
117.         { 
118.             InputStream is = socket.getInputStream(); 
119.             while(true) 
120.             { 
121.                 byte[] buffer =new byte[1024]; 
122.                 int length = is.read(buffer); 
123.                 String str = new String(buffer,0,length); 
124.                 System.out.println(str); 
125.             } 
126.         } 
127.         catch (IOException e) 
128.         { 
129.             e.printStackTrace(); 
130.         } 
131.     } 
132. } 
133.  
134. import java.io.BufferedReader; 
135. import java.io.IOException; 
136. import java.io.InputStreamReader; 
137. import java.io.OutputStream; 
138. import java.net.Socket; 
139.  
140. public class ServerOutputThreadextends Thread 
141. { 
142.     private Socket socket; 
143.     public ServerOutputThread(Socket socket) 
144.     { 
145.         this.socket = socket; 
146.     } 
147.     @Override 
148.     public void run() 
149.     { 
150.         try 
151.         { 
152.             OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
153.             while(true) 
154.             { 
155.                 BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
156.                 String line = reader.readLine(); 
157.                 os.write(line.getBytes()); 
158.             } 
159.         } 
160.         catch (IOException e) 
161.         { 
162.             e.printStackTrace(); 
163.         } 
164.     } 
165.      
166. } 

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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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

[java] view plaincopyprint?

1. import java.net.DatagramPacket; 
2. import java.net.DatagramSocket; 
3. import java.net.SocketException; 
4.  
5. public class UdpTest2 
6. { 
7.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
8.     { 
9.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7000); 
10.          
11.         byte[] buffer = new byte[1024]; 
12.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer,1024); 
13.          
14.         socket.receive(packet); 
15.         System.out.println(new String(buffer,0,packet.getLength())); 
16.          
17.         String str = "welcom"; 
18.         DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(), 
19.                 packet.getAddress(),packet.getPort()); 
20.         socket.send(packet2); 
21.          
22.         socket.close(); 
23.     } 
24. } 
25.  
26. import java.net.DatagramPacket; 
27. import java.net.DatagramSocket; 
28. import java.net.InetAddress; 
29. import java.net.SocketException; 
30.  
31. public class UdpTest1 
32. { 
33.     public staticvoid main(String[] args) throws Exception 
34.     { 
35.         DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); 
36.          
37.         String str = "hello world"; 
38.          
39.         DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(), 
40.                 str.length(),InetAddress.getByName("localhost"),7000); 
41.         socket.send(packet); 
42.          
43.         byte[] buffer = new byte[1024]; 
44.         DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(buffer,1024); 
45.         socket.receive(packet2); 
46.         System.out.println(new String(buffer,0,packet2.getLength())); 
47.         socket.close(); 
48.     } 
49. } 

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();}}