Java - 30 Java 网络编程

Java 网络编程

网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都经过网络链接起来。

java.net包中J2SE的API包含有类和接口，它们提供低层次的通讯细节。你能够直接使用这些类和接口，来专一于解决问题，而不用关注通讯细节。

java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持：

• TCP： TCP是传输控制协议的缩写，它保障了两个应用程序之间的可靠通讯。一般用于互联网协议，被称TCP / IP。
• UDP:UDP是用户数据报协议的缩写，一个无链接的协议。提供了应用程序之间要发送的数据的数据包。

本教程主要讲解如下两个主题。

• Socket 编程: 这是使用最普遍的网络概念，它已被解释地很是详细
• URL 处理: 这部分会在另外的篇幅里讲，点击这里更详细地了解在Java语言中的URL处理。

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Socket 编程

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。

如下步骤在两台计算机之间使用套接字创建TCP链接时会出现：

• 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。

TCP是一个双向的通讯协议，所以数据能够经过两个数据流在同一时间发送.如下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现sockets。

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ServerSocket 类的方法

服务器应用程序经过使用java.net.ServerSocket类以获取一个端口,而且侦听客户端请求。

ServerSocket类有四个构造方法：

序号	方法描述
1	public ServerSocket(int port) throws IOException 建立绑定到特定端口的服务器套接字。
2	public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 利用指定的 backlog 建立服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。
3	public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException 使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址建立服务器。
4	public ServerSocket() throws IOException 建立非绑定服务器套接字。

建立非绑定服务器套接字。 若是ServerSocket构造方法没有抛出异常，就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口，而且侦听客户端请求。

这里有一些ServerSocket类的经常使用方法：

序号	方法描述
1	public int getLocalPort()   返回此套接字在其上侦听的端口。
2	public Socket accept() throws IOException 侦听并接受到此套接字的链接。
3	public void setSoTimeout(int timeout)  经过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
4	public void bind(SocketAddress host, int backlog) 将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

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Socket 类的方法

java.net.Socket类表明客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个Socket对象经过实例化 ，而 服务器得到一个Socket对象则经过accept()方法的返回值。

Socket类有五个构造方法.

序号	方法描述
1	public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException. 建立一个流套接字并将其链接到指定主机上的指定端口号。
2	public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 建立一个流套接字并将其链接到指定 IP 地址的指定端口号。
3	public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一个套接字并将其链接到指定远程主机上的指定远程端口。
4	public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一个套接字并将其链接到指定远程地址上的指定远程端口。
5	public Socket() 经过系统默认类型的 SocketImpl 建立未链接套接字

当Socket构造方法返回，并无简单的实例化了一个Socket对象，它实际上会尝试链接到指定的服务器和端口。

下面列出了一些感兴趣的方法，注意客户端和服务器端都有一个Socket对象，因此不管客户端仍是服务端都可以调用这些方法。

序号	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 将此套接字链接到服务器，并指定一个超时值。
2	public InetAddress getInetAddress()  返回套接字链接的地址。
3	public int getPort() 返回此套接字链接到的远程端口。
4	public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字链接的端点的地址，若是未链接则返回 null。
6	public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的输入流。
7	public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的输出流。
8	public void close() throws IOException 关闭此套接字。

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InetAddress 类的方法

这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了Socket编程时比较有用的方法：

序号	方法描述
1	static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在给定原始 IP 地址的状况下，返回 InetAddress 对象。
2	static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和 IP 地址建立 InetAddress。
3	static InetAddress getByName(String host) 在给定主机名的状况下肯定主机的 IP 地址。
4	String getHostAddress()  返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
5	String getHostName()   获取此 IP 地址的主机名。
6	static InetAddress getLocalHost() 返回本地主机。
7	String toString() 将此 IP 地址转换为 String。

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Socket 客户端实例

以下的GreetingClient 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。

// 文件名 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();
      }
   }
}

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Socket 服务端实例

以下的GreetingServer 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。

// 文件名 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();
      }
   }
}

编译以上 java 代码，并执行如下命令来启动服务，使用端口号为 6066：

$ java GreetingServer 6066
Waiting for client on port 6066...

像下面同样开启客户端：

$ java GreetingClient localhost 6066
Connecting to localhost on port 6066
Just connected to localhost/127.0.0.1:6066
Server says Thank you for connecting to /127.0.0.1:6066
Goodbye!