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Java 網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)編程是指編寫運(yùn)行在多個設(shè)備（計算機(jī)）的程序，這些設(shè)備都通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。

java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和接口，它們提供低層次的通信細(xì)節(jié)。你可以直接使用這些類和接口，來專注于解決問題，而不用關(guān)注通信細(xì)節(jié)。

java.net 包中提供了兩種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持：

  • TCP：TCP（英語：Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議） 是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，TCP 層是位于 IP 層之上，應(yīng)用層之下的中間層。TCP 保障了兩個應(yīng)用程序之間的可靠通信。通常用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，被稱 TCP / IP。

  • UDP：UDP （英語：User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議），位于 OSI 模型的傳輸層。一個無連接的協(xié)議。提供了應(yīng)用程序之間要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報。由于UDP缺乏可靠性且屬于無連接協(xié)議，所以應(yīng)用程序通常必須容許一些丟失、錯誤或重復(fù)的數(shù)據(jù)包。

本教程主要講解以下兩個主題。

  • Socket 編程：這是使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)概念，它已被解釋地非常詳細(xì)。

  • URL 處理：這部分會在另外的篇幅里講，點(diǎn)擊這里更詳細(xì)地了解在 Java 語言中的 URL 處理。

Socket 編程

套接字使用TCP提供了兩臺計算機(jī)之間的通信機(jī)制。 客戶端程序創(chuàng)建一個套接字，并嘗試連接服務(wù)器的套接字。

當(dāng)連接建立時，服務(wù)器會創(chuàng)建一個 Socket 對象?？蛻舳撕头?wù)器現(xiàn)在可以通過對 Socket 對象的寫入和讀取來進(jìn)行通信。

java.net.Socket 類代表一個套接字，并且 java.net.ServerSocket 類為服務(wù)器程序提供了一種來監(jiān)聽客戶端，并與他們建立連接的機(jī)制。

以下步驟在兩臺計算機(jī)之間使用套接字建立TCP連接時會出現(xiàn)：

  • 服務(wù)器示例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務(wù)器上的端口通信。

  • 服務(wù)器調(diào)用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務(wù)器上給定的端口。

  • 服務(wù)器正在等待時，一個客戶端示例化一個 Socket 對象，指定服務(wù)器名稱和端口號來請求連接。

  • Socket 類的構(gòu)造函數(shù)試圖將客戶端連接到指定的服務(wù)器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創(chuàng)建一個 Socket 對象能夠與服務(wù)器進(jìn)行通信。

  • 在服務(wù)器端，accept() 方法返回服務(wù)器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。

連接建立后，通過使用 I/O 流在進(jìn)行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務(wù)器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務(wù)器端的輸出流。

TCP 是一個雙向的通信協(xié)議，因此數(shù)據(jù)可以通過兩個數(shù)據(jù)流在同一時間發(fā)送.以下是一些類提供的一套完整的有用的方法來實(shí)現(xiàn) socket。

ServerSocket 類的方法

服務(wù)器應(yīng)用程序通過使用 java.net.ServerSocket 類以獲取一個端口,并且偵聽客戶端請求。

ServerSocket 類有四個構(gòu)造方法：

序號方法描述
1public ServerSocket(int port) throws IOException
創(chuàng)建綁定到特定端口的服務(wù)器套接字。
2public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException
利用指定的 backlog 創(chuàng)建服務(wù)器套接字并將其綁定到指定的本地端口號。
3public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException
使用指定的端口、偵聽 backlog 和要綁定到的本地 IP 地址創(chuàng)建服務(wù)器。
4public ServerSocket() throws IOException
創(chuàng)建非綁定服務(wù)器套接字。

創(chuàng)建非綁定服務(wù)器套接字。 如果 ServerSocket 構(gòu)造方法沒有拋出異常，就意味著你的應(yīng)用程序已經(jīng)成功綁定到指定的端口，并且偵聽客戶端請求。

這里有一些 ServerSocket 類的常用方法：

序號方法描述
1public int getLocalPort()
  返回此套接字在其上偵聽的端口。
2public Socket accept() throws IOException
偵聽并接受到此套接字的連接。
3public void setSoTimeout(int timeout)
 通過指定超時值啟用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒為單位。
4public void bind(SocketAddress host, int backlog)
將 ServerSocket 綁定到特定地址（IP 地址和端口號）。

Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表客戶端和服務(wù)器都用來互相溝通的套接字。客戶端要獲取一個 Socket 對象通過示例化 ，而 服務(wù)器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的返回值。

Socket 類有五個構(gòu)造方法.

序號方法描述
1public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException.
創(chuàng)建一個流套接字并將其連接到指定主機(jī)上的指定端口號。
2public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException
創(chuàng)建一個流套接字并將其連接到指定 IP 地址的指定端口號。
3public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.
創(chuàng)建一個套接字并將其連接到指定遠(yuǎn)程主機(jī)上的指定遠(yuǎn)程端口。
4public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.
創(chuàng)建一個套接字并將其連接到指定遠(yuǎn)程地址上的指定遠(yuǎn)程端口。
5public Socket()
通過系統(tǒng)默認(rèn)類型的 SocketImpl 創(chuàng)建未連接套接字

當(dāng) Socket 構(gòu)造方法返回，并沒有簡單的示例化了一個 Socket 對象，它實(shí)際上會嘗試連接到指定的服務(wù)器和端口。

下面列出了一些感興趣的方法，注意客戶端和服務(wù)器端都有一個 Socket 對象，所以無論客戶端還是服務(wù)端都能夠調(diào)用這些方法。

序號方法描述
1public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException
將此套接字連接到服務(wù)器，并指定一個超時值。
2public InetAddress getInetAddress()
 返回套接字連接的地址。
3public int getPort()
返回此套接字連接到的遠(yuǎn)程端口。
4public int getLocalPort()
返回此套接字綁定到的本地端口。
5public SocketAddress getRemoteSocketAddress()
返回此套接字連接的端點(diǎn)的地址，如果未連接則返回 null。
6public InputStream getInputStream() throws IOException
返回此套接字的輸入流。
7public OutputStream getOutputStream() throws IOException
返回此套接字的輸出流。
8public void close() throws IOException
關(guān)閉此套接字。

InetAddress 類的方法

這個類表示互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時比較有用的方法：

序號方法描述
1static InetAddress getByAddress(byte[] addr)
在給定原始 IP 地址的情況下，返回 InetAddress 對象。
2static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)
根據(jù)提供的主機(jī)名和 IP 地址創(chuàng)建 InetAddress。
3static InetAddress getByName(String host)
在給定主機(jī)名的情況下確定主機(jī)的 IP 地址。
4String getHostAddress() 
返回 IP 地址字符串（以文本表現(xiàn)形式）。
5String getHostName() 
 獲取此 IP 地址的主機(jī)名。
6static InetAddress getLocalHost()
返回本地主機(jī)。
7String toString()
將此 IP 地址轉(zhuǎn)換為 String。

Socket 客戶端示例

如下的 GreetingClient 是一個客戶端程序，該程序通過 socket 連接到服務(wù)器并發(fā)送一個請求，然后等待一個響應(yīng)。

// 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("連接到主機(jī)：" + serverName + " ，端口號：" + port);
         Socket client = new Socket(serverName, port);
         System.out.println("遠(yuǎn)程主機(jī)地址：" + 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("服務(wù)器響應(yīng)： " + in.readUTF());
         client.close();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Socket 服務(wù)端示例

如下的GreetingServer 程序是一個服務(wù)器端應(yīng)用程序，使用 Socket 來監(jiān)聽一個指定的端口。

// 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("等待遠(yuǎn)程連接，端口號為：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
            Socket server = serverSocket.accept();
            System.out.println("遠(yuǎn)程主機(jī)地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
            System.out.println(in.readUTF());
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            out.writeUTF("謝謝連接我：" + 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.run();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

編譯以上兩個 java 文件代碼，并執(zhí)行以下命令來啟動服務(wù)，使用端口號為 6066：

$ javac GreetingServer.java 
$ java GreetingServer 6066
等待遠(yuǎn)程連接，端口號為：6066...

新開一個命令窗口，執(zhí)行以上命令來開啟客戶端：

$ javac GreetingClient.java 
$ java GreetingClient localhost 6066
連接到主機(jī)：localhost ，端口號：6066
遠(yuǎn)程主機(jī)地址：localhost/127.0.0.1:6066
服務(wù)器響應(yīng)： 謝謝連接我：/127.0.0.1:6066
Goodbye!
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