Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計-課件 第10章 Java網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)編程21、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡(luò)通信

網(wǎng)絡(luò)應用是Java語言取得成功的領(lǐng)域之一，它已經(jīng)成為現(xiàn)在Internet上最流行的一種編程語言。Java語言在網(wǎng)絡(luò)編程方面提供了許多方便，其他語言往往需要數(shù)頁代碼才能完成的事情，在Java中可能只需要一條語句就可以。

Java的網(wǎng)絡(luò)通信分為三個層次：最高一級的網(wǎng)絡(luò)通信是Applet。客戶端瀏覽器通過HTML文件中的<applet>標記來識別Applet，并解析Applet的屬性，通過網(wǎng)絡(luò)獲取Applet得字節(jié)碼文件。（由瀏覽器提供）次一級的通信(聲音文件和圖象文件的獲取)。通過類URL的對象指明文件所在位置，并從網(wǎng)絡(luò)上下載聲音和圖象文件。（由Java開發(fā)環(huán)境提供）最低一級的通信是利用包中提供的類直接在程序中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。（由Java語言開發(fā)包提供）3Java提供的網(wǎng)絡(luò)功能有三大類:URL,Socket,Datagram.URL是三大功能中最高級的一種,通過URLJava程序可以直接送出或讀入網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù).Socket是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)程序最常用的方式,可以想象為兩個不同的程序通過網(wǎng)絡(luò)的通信信道.Datagram是更低級的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,它把數(shù)據(jù)的目的紀錄在數(shù)據(jù)包中,然后直接放在網(wǎng)絡(luò)上.4

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議）是Internet的主要協(xié)議，定義了計算機和外設(shè)進行通信所使用的規(guī)則。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)參考模型包括五個層次：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層。

ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型則包括七個層次：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層。1、Java與Internet ——網(wǎng)絡(luò)基本概念物理層5

大多數(shù)基于Internet的應用程序被看作TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的最上層，如：ftp，http，smtp，pop3，telnet，nntp等。網(wǎng)絡(luò)層對TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的硬件資源進行標識。連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的每臺計算機（或其他設(shè)備）都有唯一的地址，這就是IP地址。IP地址實質(zhì)上是一個32位的整數(shù)，通常以“%d.%d.%d.%d”的形式表示，每個d是一個8位整數(shù)。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，不同的機器之間進行通信時，數(shù)據(jù)的傳輸是由傳輸層控制的，這包括數(shù)據(jù)要發(fā)往的目標機器及應用程序、數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制等。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中最常用的傳輸協(xié)議就是TCP（TransportControlProtocol）和UDP（UserDatagramProtocol）。1、Java與Internet ——網(wǎng)絡(luò)基本概念6端口是一種抽象的軟件結(jié)構(gòu)（包括一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和I/O緩沖區(qū)）在TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)中，端口操作類似于一般的I/O操作，進程獲取一個端口，相當于獲取本地唯一的I/O文件，可以用一般的讀寫原語訪問之

一臺機器只通過一條鏈路連接到網(wǎng)絡(luò)上，但一臺機器中往往有很多應用程序需要進行網(wǎng)絡(luò)通信，如何區(qū)分呢？這就要靠網(wǎng)絡(luò)端口號（port）了。

端口號是一個標記機器的邏輯通信信道的正整數(shù)，端口號不是物理實體。IP地址和端口號組成了所謂的Socket，Socket是網(wǎng)絡(luò)上運行的程序之間雙向通信鏈路的最后終結(jié)點，它是TCP和UDP的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)服務httpftp其他服務23telnet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)I/O緩沖區(qū)端口2180客戶程序SocketIP，portIP與端口號組合而得出的Socket，可以完全分辨Internet上運行的程序。7端口號是用一個16位的整數(shù)來表達的，其范圍為0～65535，其中0～1023為系統(tǒng)所保留，專門給那些通用的服務.如http服務的端口號為80，telnet服務的端口號為21，ftp服務的端口為23當我們編寫通信程序時，應選擇一個大于1023的數(shù)作為端口號，以免發(fā)生沖突。1、Java與Internet ——網(wǎng)絡(luò)基本概念81、Java與Internet ——網(wǎng)絡(luò)基本概念傳輸層通常以TCP和UDP協(xié)議來控制端點到端點的通信。傳輸控制協(xié)議（TCP）是在端點與端點之間建立持續(xù)的連接而進行通信。建立連接后，發(fā)送端將發(fā)送的數(shù)據(jù)印記了序列號和錯誤檢測代碼，并以字節(jié)流的方式發(fā)送出去；接收端則對數(shù)據(jù)進行錯誤檢查并按序列順序?qū)?shù)據(jù)整理好，數(shù)據(jù)在需要時可以重新發(fā)送，因此整個字節(jié)流到達接收端時完好無缺。這與兩個人打電話的情形是相似的。TCP協(xié)議具有可靠性和有序性，并且以字節(jié)流的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，它通常被稱為流通信協(xié)議。91、Java與Internet ——網(wǎng)絡(luò)基本概念數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）則是一種無連接的傳輸協(xié)議。利用UDP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸時，首先需要將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)定義成數(shù)據(jù)報（Datagram），在數(shù)據(jù)報中指明數(shù)據(jù)所要達到的Socket（主機地址和端口號），然后再將數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。這種傳輸方式是無序的，也不能確保絕對的安全可靠，但它很簡單也具有比較高的效率，這與通過郵局發(fā)送郵件的情形非常相似。TCP協(xié)議和UDP協(xié)議各有各的用處。當對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有時序性和可靠性等要求時，應使用TCP協(xié)議；當傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比較簡單、對時序等無要求時，UDP協(xié)議能發(fā)揮更好的作用，如ping，發(fā)送時間數(shù)據(jù)等。101、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡(luò)支持

針對網(wǎng)絡(luò)通信的不同層次，Java提供的網(wǎng)絡(luò)功能有四大類：InetAddress、URLs、Sockets、Datagram。

InetAddress面向的是IP層，用于標識網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源。

URL面向的應用層，通過URL，Java程序可以直接送出或讀入網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。

Sockets和Datagram面向的則是傳輸層。Sockets使用的是TCP協(xié)議，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)程序最常用的方式，可以想象為兩個不同的程序通過網(wǎng)絡(luò)的通信信道進行通信。Datagram則使用UDP協(xié)議，是另一種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，它把數(shù)據(jù)的目的地紀錄在數(shù)據(jù)包中，然后直接放在網(wǎng)絡(luò)上。111、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡(luò)支持包中的主要的類和可能產(chǎn)生的例外包括：面向IP層的類：InetAddress面向應用層的類：URL、URLConnection面向網(wǎng)絡(luò)層的類：TCP協(xié)議相關(guān)類：Socket、ServerSocketUDP協(xié)議相關(guān)類：DatagramPacket、DatagramSocket、MulticastSocket可能產(chǎn)生的例外：BindException、ConnectException、MalformedURLException、NoRouteToHostException、ProtocolException、SocketException、UnknownHostException、UnknownServiceExceptionInetAddress可以用于標識網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源，它提供了一系列方法以描述、獲取及使用網(wǎng)絡(luò)資源。InetAddress類沒有構(gòu)造函數(shù)，它提供的靜態(tài)方法來獲取：publicstaticInetAddressgetByName(String

host)：host可以是一個機器名，也可以是一個形如“%d.%d.%d.%d”的IP地址或一個DSN域名。publicstaticInetAddressgetLocalHost()publicstaticInetAddress[]getAllByName(String

host)以下是InetAddress類的幾個主要方法：publicbyte[]getAddress()：獲得本對象的IP地址（存放在字節(jié)數(shù)組中）。publicStringgetHostAddress()：獲得本對象的IP地址“%d.%d.%d.%d”。publicStringgetHostName()：獲得本對象的機器名。2、使用InetAddress13

下面的例子演示Java如何根據(jù)域名自動到DNS（域名服務）上查找IP地址：publicclassGetIP{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){InetAddresszust=null;try{zust=InetAddress.getByName(“”);}catch(UnknownHostExceptione){}System.out.println(zust);}}2、使用InetAddress14

通過InetAddress，可以獲取本機的IP地址：publicclassgetLocalHostTest{publicstaticvoidmain(){InetAddressmyIP=null;try{myIP=InetAddress.getLocalHost();}catch(UnknownHostExceptione){}System.out.println(myIP);}}2、使用InetAddress153、使用URLURL是統(tǒng)一資源定位符（UniformResourceLocator）的簡稱，它表示Internet上某一資源的地址。Internet上的資源包括HTML文件、圖象文件、聲音文件、動畫文件以及其他任何內(nèi)容（并不完全是文件，也可以是一個對數(shù)據(jù)庫的查詢等）。通過URL，就可以訪問Internet。瀏覽器或其他程序通過解析給定的URL就可以在網(wǎng)絡(luò)上查找相應的文件或其他資源。163、使用URL

一個URL包括兩部分內(nèi)容：協(xié)議名稱和資源名稱，中間用冒號隔開：

Protocol:resourceName如：

:9090/index.html

協(xié)議名稱指的是獲取資源時所使用的應用層協(xié)議，如http，ftp，file等，資源名稱則是資源的完整地址，包括主機名、端口號、文件名或文件內(nèi)部的一個引用。當然，并不是所有的URL都必須包含這些內(nèi)容。173、使用URL ——在Java中構(gòu)造URL

在包中，提供了類URL來表示URL。類URL提供了很多構(gòu)造方法來生成一個URL對象：publicURL(String

spec)

publicURL(URLcontext,Stringspec)publicURL(String

protocol,String

host,String

file)publicURL(String

protocol,String

host,int

port,String

file)以下是一些具體的構(gòu)造實例：URLurl1=newURL(“/index.html”);URLbase=newURL(“”);URLurl2=newURL(base,“index.html”);URLurl3=newURL(base,“aa.html”);URLurl4=newURL(“http”,“”,“/yjd/test.html”);URLurl5=newURL(“http”,“”,8080,“/java/index.html”);

另外還有兩種稍微復雜些的構(gòu)造方法。18

一個URL對象生成后，其屬性是不能被改變的，但可以通過它給定的方法來獲取這些屬性：publicStringgetProtocol()：獲取該URL的協(xié)議名publicStringgetHost()：獲取該URL的主機名publicStringgetPort()：獲取該URL的端口號publicStringgetPath()：獲取該URL的文件路徑publicStringgetFile()：獲取該URL的文件名publicStringgetRef()：獲取該URL在文件中的相對位置publicStringgetQuery()：獲取該URL的查詢名3、使用URL ——URL的基本方法193、使用URL ——通過URL讀取www信息URL類提供的方法openStream()，就可以讀取一個URL對象所指定的資源。publicfinalInputStream

openStream()

openStream()與指定的URL建立連接并返回一個InputStream對象，將URL位置的資源轉(zhuǎn)成一個數(shù)據(jù)流。通過這個InputStream對象，就可以讀取資源中的數(shù)據(jù)。URLJava程序InputStream203、使用URL ——通過URL讀取www信息import.*;importjava.io.*;publicclassURLReader{publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{URLurl=newURL("/aa.htm");BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(url.openStream()));Stringline;while((line=in.readLine())!=null){System.out.println(line);}in.close();}}}213、使用URL ——URLConnectionopenStream()，只能從網(wǎng)絡(luò)上讀取資源中的數(shù)據(jù)。URLConnection類，可以在應用程序和URL資源之間進行交互，既可以從URL中讀取數(shù)據(jù)，也可以向URL中發(fā)送數(shù)據(jù)。URLConnection類表示了應用程序和URL資源之間的通信連接。try{URLurl=newURL(“”);

URLConnection

uc=url.openConnection();}catch(MalformedURLExceptione1){

…}catch(IOExceptione2){

…}223、使用URL ——URLConnectionpublicclassURLConnectionReader{publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{URLurl=newURL("/test.htm");URLConnectionuc=url.openConnection();BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(uc.getInputStream()));Stringline;while((line=in.readLine())!=null){System.out.println(line);}in.close();}}通過getInputStream()

方法，應用程序就可以讀取資源中的數(shù)據(jù)。事實上，類URL的方法openStream()就是通過URLConnection類來實現(xiàn)的，它等價于：openConnection().getInputStream();URLConnection中最常用的兩個方法是：InputStream

getInputStream()

OutputStreamgetOutputStream()

234、Socket通信

在Java中，基于TCP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的類有兩個：在客戶端的Socket類和在服務器端的ServerSocket類。在服務器端通過指定一個用來等待的連接的端口號創(chuàng)建一個ServerSocket實例。在客戶端通過規(guī)定一個主機和端口號創(chuàng)建一個socket實例，連到服務器上。

ServerSocket類的accept方法使服務器處于阻塞狀態(tài)，等待用戶請求。24構(gòu)造方法：publicSocket(String

host,int

port)publicSocket(InetAddress

address,int

port)publicSocket(String

host,int

port,InetAddress

localAddr,int

localPort)publicSocket(InetAddress

address,int

port,InetAddress

localAddr,int

localPort)

4、Socket通信

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類Socket25Socket的輸入/輸出流管理publicInputStreamgetInputStream()publicOutputStreamgetOutputStream()設(shè)置/獲取Socket數(shù)據(jù)publicInetAddressgetInetAddress()publicintgetPort()publicvoidsetSoTimeout(int

timeout):讀取數(shù)據(jù)時阻塞鏈路的超時時間4、Socket通信

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類Socket26

構(gòu)造方法：publicServerSocket(int

port)publicServerSocket(int

port,int

backlog)：支持指定數(shù)目的連接publicServerSocket(int

port,int

backlog,InetAddress

bindAddr)主要方法publicSocketaccept()：等待客戶端的連接

4、Socket通信

----類ServerSocket274、Socket通信

無論一個Socket通信程序的功能多么齊全、程序多么復雜，其基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，都包括以下四個基本步驟：1、在客戶方和服務器方創(chuàng)建Socket/ServerSocket。2、打開連接到Socket的輸入/輸出流。3、利用輸入/輸出流，按照一定的協(xié)議對Socket進行讀/寫操作。4、關(guān)閉輸入/輸出流和Socket。通常，程序員的主要工作是針對所要完成的功能在第3步進行編程，第1、2、4步對所有的通信程序來說幾乎都是一樣的。284、Socket通信ServerServerSocket(port#)Socketsocket=

ServerSocket.accept()接收連接OutputStreamInputStreamCloseSocketClientSocket(host,port#)與服務器建立連接OutputStreamInputStreamCloseSocketsocket294、Socket通信1、建立Socket在客戶端：try{

Socketclient=newSocket(host,4444);}catch(IOExceptione){}在服務器端：try{

ServerSocketserver=newServerSocket(4444);}catch(IOExceptione){}Socketsocket=null;try{

socket=server.accept();//等待客戶端連接}catch(IOExceptione){}2、在客戶端和服務器端同時打開輸入/輸出流方法getInputStream()和getOutputStream()來得到Socket對應的輸入/輸出流以進行數(shù)據(jù)讀寫操作，它們分別返回InputStream對象和OutputStream對象。為了便于讀寫數(shù)據(jù)，應在返回的輸入/輸出流對象上建立過濾流，如DataInputStram/DataOutputStram、BufferedInputStream/BufferedOutputStream、PrintStream；InputStreamReader/OutputStreamWriter、BufferedReader/BufferedWriter、PrintWriter等。BufferedReader=newBufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream()));BufferedWriter=newBufferedWriter(newInputStreamWriter(socket.getOutputStream()));3、關(guān)閉輸入/輸出流和Socket先關(guān)閉所有相關(guān)的輸入/輸出流，再關(guān)閉Socket。4、Socket通信31創(chuàng)建服務器(端口號)定義數(shù)據(jù)成員服務器等待網(wǎng)絡(luò)連接建立socket流發(fā)送談話信息接收用戶談話信息創(chuàng)建Socket實例定義數(shù)據(jù)成員建立socket流發(fā)送談話信息接收服務器談話信息關(guān)閉流accept()44444444結(jié)束談話(Bye.)結(jié)束談話(Bye.)關(guān)閉流服務器端客戶端324、Socket通信SingleTalkClient.javacase：2、客戶端SingleTalkServer.java1、服務器端334、Socket通信

——簡單的Client/Server

在本地機器上測試網(wǎng)絡(luò)程序用回繞地址

Socketsocket=newSocket(“”,4444);建立socket連接后，還應該建立輸入輸出數(shù)據(jù)流。要控制好輸入/輸出流和Socket關(guān)閉的時間。如果網(wǎng)絡(luò)的一端已經(jīng)關(guān)閉，另一端讀到null。在運行時，服務器端程序一般應先行啟動。34Server1(