Java高级篇——网络通讯

时间  2020-01-10
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Java高级篇（二）——网络通讯

　　网络编程是每一个开发人员工具相中的核心部分，咱们在学习了诸多Java的知识后，也将步入几个大的方向，Java网络编程就是其中之一。java

　　现在强调网络的程序不比涉及网络的更多。除了经典的应用程序，如电子邮件、Web浏览器和远程登录外，大多数主要的应用程序都有某种程度的内质网络功能。好比咱们最常使用的IDE（Eclipse/IDEA）与源代码存储库（GitHub等等）进行通讯；再好比Word，能够从URL打开文件；又或者是咱们玩的众多联机游戏，玩家实时相互对战等等。Java是第一个从一开始就为网络应用而设计的编程语言，最先的两个实用Java应用的程序之一就是Web浏览器，随着Internet的不断发展，Java成为了惟一适合构建下一代网络应用程序的语言。（节选自Java NetWork Programming——Elliotte Rusty Harold著）编程

1、Client/Server

　　为了实现两台计算机的通讯，必需要用一个网络线路链接两台计算机。服务器（Server）是指提供信息的计算机或程序，客户机（Client）是指请求信息的计算机或程序，而网络用于链接服务器与客户机，实现二者相互通讯。浏览器

　　下面咱们看一个简单的通讯例子。服务器

　　以下的Server程序是一个服务器端应用程序，使用 Socket 来监听一个指定的端口。网络

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 1 import java.io.IOException; 2 import java.io.InputStreamReader; 3 import java.io.Reader; 4 import java.net.ServerSocket; 5 import java.net.Socket; 6  7 public class Server { 8  9     public static void main(String[] args) throws IOException {10         int port = 9999;11         12         System.out.println("-----------客户端启动-----------");13         14         ServerSocket server = new ServerSocket(port);15         Socket socket = server.accept();16         Reader reader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());17         char chars[] = new char[1024];18         int len;19         StringBuilder builder = new StringBuilder();20         while ((len=reader.read(chars)) != -1) {21            builder.append(new String(chars, 0, len));22         }23         System.out.println("收到来自客户端的信息： " + builder);24         reader.close();25         socket.close();26         server.close();27     }28 29 }

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 　　以下的Client是一个客户端程序，该程序经过 socket 链接到服务器并发送一个请求，而后等待一个响应。并发

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 1 import java.io.IOException; 2 import java.io.OutputStreamWriter; 3 import java.io.Writer; 4 import java.net.Socket; 5 import java.util.Scanner; 6  7 public class Client { 8  9     public static void main(String[] args) throws IOException {10         String host = "127.0.0.1";11         int port = 9999;12         13         System.out.println("-----------服务器启动-----------");14         15         Socket client = new Socket(host, port);16         Writer writer = new OutputStreamWriter(client.getOutputStream());17         Scanner in = new Scanner(System.in);18         writer.write(in.nextLine());19         writer.flush();20         writer.close();21         client.close();22         in.close();23     }24     25 }

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　　先启动服务器，运行结果以下：app

　　

　　再运行客户端，并输入要发送的信息，以下：socket

　　

　　此时Server就接收到了Client发送的消息，以下：编程语言

　　

　　这就是一个简单的套接字通讯了，具体分析见下方TCP。

2、TCP

　　TCP网络程序设计是指利用Socket类编写通讯程序，具体实例参照上例。

　　套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通讯机制。 客户端程序建立一个套接字，并尝试链接服务器的套接字。当链接创建时，服务器会建立一个 Socket 对象。客户端和服务器如今能够经过对 Socket 对象的写入和读取来进行通讯。java.net.Socket 类表明一个套接字，而且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们创建链接的机制。

　　两台计算机间使用套接字创建TCP链接步骤以下：

  • 服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示经过服务器上的端口通讯。

  • 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端链接到服务器上给定的端口。

  • 服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求链接。

  • Socket 类的构造函数试图将客户端链接到指定的服务器和端口号。若是通讯被创建，则在客户端建立一个 Socket 对象可以与服务器进行通讯。

  • 在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 链接到客户端的 socket。

　　链接创建后，经过使用 I/O 流在进行通讯，每个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流链接到服务器端的输入流，而客户端的输入流链接到服务器端的输出流。

　　1. InetAddress

　　java.net包中的InetAddress类是与IP地址相关的类，利用该类能够获取IP地址、主机地址等信息。

InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
String localName = ip.getHostName();    //获取本地主机名String localIp = ip.getHostAddress();    //获取本地主机的ip地址

　　2. ServerSocket 

　　java.net包中的ServetSocket类用于表示服务器套接字，其主要功能是等待来自网络上的“请求”，它能够经过指定的端口来等待链接的套接字（如上方实例中的9999）。

　　而服务器套接字一次能够与一个套接字链接，若是多台客户机同时提出链接请求，服务器套接字会将请求链接的客户机存入队列中，而后从中取出一个套接字，与服务器新建的套接字链接起来。若请求链接数大于最大容纳数，则多出的链接请求被拒绝。

　　ServerSocket的具体方法可参照API，这里只对accept()方法进行一个说明。调用accept()方法将返回一个与客户端Socket对象相连的Socket对象，服务器端的Socket对象使用getOutputStream()方法得到的输出流对象，将指向客户端Socket对象使用getInputStream()方法得到的输入流对象，反之亦然。

　　须要注意的是，accept()方法会阻塞线程的继续执行，直到接受客户的呼叫，若是没有客户呼叫服务器，那么下面的代码将不会执行。

3、UDP

　　用户数据包协议（UDP）是网络信息传输的另外一种形式，基于UDP的通讯与基于TCP的通讯不一样，UDP的信息传递更快，但不提供可靠的保证。

　　1. DatagramPacket

　　java.net包中的DatagramPacket类用来表示数据包，构造方法以下：

DatagramPacket(byte[] buf, int length)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)

　　上述构造方法中，第一种指定了数据包的内存空间和大小，第二种不只指定了数据包的内存空间和大小，而且指定了数据包的目标地址和端口。

　　2. DatagramSocket

　　java.net包中的DatagramSocket类用于表示发送和接受数据包的套接字，构造方法以下：

DatagramSocket()
DatagramSocket(int port)
DatagramSocket(int port, InetAddress addr)

　　上述构造方法中，第一种建立数据包套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口，第二种建立数据包套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口，建立数据包套接字并将其绑定到指定的本机地址。

 4、实例测试

　　下面写一个完整的实例，题目以下：

  • 创建服务端程序，服务器端程序接收来自客户端的请求；

  • 从网上下载程序，英语900句，每句占一行；

  • 服务端读取该文件，保存到集合或者列表中；

  • 创建客户端程序，使用”sentence: <编号#>，<编号#>”的格式发生数据。例如：发送”sentense:1,2,3” ， 服务端把相应编号的句子发送给客户端，并加以呈现；

  • 客户端须要把服务端发送的句子保存起来，若是已经保存有相应的句子，将再也不保存；

  • 客户端须要把从服务端获取的数据存储到文件中。

 　　1. 程序结构

　　

　　2. Server.java

　　该类为客户端类。

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 1 import java.io.*; 2 import java.net.ServerSocket; 3 import java.net.Socket; 4 import java.util.ArrayList; 5 import java.util.List; 6  7 /** 8  * 
 9  * @author adamjwh10  *11  */12 public class Server {13     14     public static List<String> sentence;15     private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/English900.txt";16     17     public static void main(String[] args) throws IOException {18         sentence=new ArrayList<>();19         System.out.println("-----------服务器启动-----------");20         21         FileReader fileReader = new FileReader(filename);22         BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader);23         24         String inputLine = null;25         while ((inputLine = br.readLine()) != null) {26             sentence.add(inputLine);27         }28 29         ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);30         while(true){31             Socket sk =ss.accept();32             ServerThread st = new ServerThread(sk);33             st.start();34         }35         36     }37 }

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　　2. Client.java

　　该类为服务器类。

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import java.io.BufferedReader;import java.io.FileWriter;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.Socket;import java.util.Scanner;/**
 * 
 * @author adamjwh
 * */public class Client {    
    private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/result.txt";    
    public static void main(String[] args) {        try {
            Socket sk = new Socket("127.0.0.1", 9999);
            System.out.println("-----------客户端启动-----------");

            PrintStream ps = new PrintStream(sk.getOutputStream());
            System.out.print("发送：");
            Scanner sn = new Scanner(System.in);
            String str = sn.nextLine();
            ps.println(str);

            InputStream is = sk.getInputStream();
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);            
            //写文件
            FileWriter fw = new FileWriter(filename, true);            //读文件
            String result = new ReadFile().readFile(filename);
            
            String s;            while ((s = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("服务器推送：" + s);                if(!result.contains(s)) {
                    fw.write(s + "\n");
                }
            }

            sk.shutdownInput();
            ps.close();
            sk.close();
            fw.close();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

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　　3. ServerThread

　　经过线程实现信息交互。

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 1 import java.io.*; 2 import java.net.Socket; 3  4 /** 5  * 
 6  * @author adamjwh 7  * 8  */ 9 public class ServerThread extends Thread{10     Socket sk;11     public ServerThread(Socket sk){12         this.sk= sk;13     }14     public void run() {15         BufferedReader br=null;16         try{17             br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(sk.getInputStream()));18             String line = br.readLine();19             System.out.println("客户端："+line);20             String[] split = line.split(":");21             String[] split1 = split[split.length - 1].split(",");22             sk.shutdownInput();23 24             OutputStream os = sk.getOutputStream();25 26             PrintStream bw = new PrintStream(os);27 28             //给客户端返回信息29             for(int i=0;i<split1.length;i++) {30                 bw.print(Server.sentence.get(Integer.parseInt(split1[i])%Server.sentence.size())+"\n");31             }32             bw.flush();33             br.close();34             sk.close();35         }36         catch(IOException e){37             e.printStackTrace();38         }39     }40 }

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 　　4. 运行结果

　　先运行服务器

　　

　　再运行客户端，并输入信息

　　

　　服务器接收到客户端发来的请求

　　

 　　服务器将请求结果推送给客户端，这里客户端就获取到了它请求的第174句、第258句及第5句，并输出到文件中

　　

　　这里的测试文件我测试到了162（也就是该文件的第15行），能够看到在文件中追加了两行新的句子（174和258），而第5句由于在以前已经出现过了（该文件的第1行），因此没有追加第5句，完成上述题目。

　　

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