Java面向对象程序设计-课件 第10章 Java网络编程

网络编程21、Java与Internet ——Java中的网络通信

网络应用是Java语言取得成功的领域之一，它已经成为现在Internet上最流行的一种编程语言。Java语言在网络编程方面提供了许多方便，其他语言往往需要数页代码才能完成的事情，在Java中可能只需要一条语句就可以。

Java的网络通信分为三个层次：最高一级的网络通信是Applet。客户端浏览器通过HTML文件中的<applet>标记来识别Applet，并解析Applet的属性，通过网络获取Applet得字节码文件。（由浏览器提供）次一级的通信(声音文件和图象文件的获取)。通过类URL的对象指明文件所在位置，并从网络上下载声音和图象文件。（由Java开发环境提供）最低一级的通信是利用包中提供的类直接在程序中实现网络通信。（由Java语言开发包提供）3Java提供的网络功能有三大类:URL,Socket,Datagram.URL是三大功能中最高级的一种,通过URLJava程序可以直接送出或读入网络上的数据.Socket是传统网络程序最常用的方式,可以想象为两个不同的程序通过网络的通信信道.Datagram是更低级的网络传输方式,它把数据的目的纪录在数据包中,然后直接放在网络上.4

TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是Internet的主要协议，定义了计算机和外设进行通信所使用的规则。TCP/IP网络参考模型包括五个层次：应用层、传输层、网络层、链路层、物理层。

ISO/OSI网络参考模型则包括七个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层。1、Java与Internet ——网络基本概念物理层5

大多数基于Internet的应用程序被看作TCP/IP网络的最上层，如：ftp，http，smtp，pop3，telnet，nntp等。网络层对TCP/IP网络中的硬件资源进行标识。连接到TCP/IP网络中的每台计算机（或其他设备）都有唯一的地址，这就是IP地址。IP地址实质上是一个32位的整数，通常以“%d.%d.%d.%d”的形式表示，每个d是一个8位整数。在TCP/IP网络中，不同的机器之间进行通信时，数据的传输是由传输层控制的，这包括数据要发往的目标机器及应用程序、数据的质量控制等。TCP/IP网络中最常用的传输协议就是TCP（TransportControlProtocol）和UDP（UserDatagramProtocol）。1、Java与Internet ——网络基本概念6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）在TCP/IP协议的实现中，端口操作类似于一般的I/O操作，进程获取一个端口，相当于获取本地唯一的I/O文件，可以用一般的读写原语访问之

一台机器只通过一条链路连接到网络上，但一台机器中往往有很多应用程序需要进行网络通信，如何区分呢？这就要靠网络端口号（port）了。

端口号是一个标记机器的逻辑通信信道的正整数，端口号不是物理实体。IP地址和端口号组成了所谓的Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的最后终结点，它是TCP和UDP的基础。网络服务httpftp其他服务23telnet数据结构I/O缓冲区端口2180客户程序SocketIP，portIP与端口号组合而得出的Socket，可以完全分辨Internet上运行的程序。7端口号是用一个16位的整数来表达的，其范围为0～65535，其中0～1023为系统所保留，专门给那些通用的服务.如http服务的端口号为80，telnet服务的端口号为21，ftp服务的端口为23当我们编写通信程序时，应选择一个大于1023的数作为端口号，以免发生冲突。1、Java与Internet ——网络基本概念81、Java与Internet ——网络基本概念传输层通常以TCP和UDP协议来控制端点到端点的通信。传输控制协议（TCP）是在端点与端点之间建立持续的连接而进行通信。建立连接后，发送端将发送的数据印记了序列号和错误检测代码，并以字节流的方式发送出去；接收端则对数据进行错误检查并按序列顺序将数据整理好，数据在需要时可以重新发送，因此整个字节流到达接收端时完好无缺。这与两个人打电话的情形是相似的。TCP协议具有可靠性和有序性，并且以字节流的方式发送数据，它通常被称为流通信协议。91、Java与Internet ——网络基本概念数据报协议（UDP）则是一种无连接的传输协议。利用UDP协议进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（Datagram），在数据报中指明数据所要达到的Socket（主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。这种传输方式是无序的，也不能确保绝对的安全可靠，但它很简单也具有比较高的效率，这与通过邮局发送邮件的情形非常相似。TCP协议和UDP协议各有各的用处。当对所传输的数据具有时序性和可靠性等要求时，应使用TCP协议；当传输的数据比较简单、对时序等无要求时，UDP协议能发挥更好的作用，如ping，发送时间数据等。101、Java与Internet ——Java中的网络支持

针对网络通信的不同层次，Java提供的网络功能有四大类：InetAddress、URLs、Sockets、Datagram。

InetAddress面向的是IP层，用于标识网络上的硬件资源。

URL面向的应用层，通过URL，Java程序可以直接送出或读入网络上的数据。

Sockets和Datagram面向的则是传输层。Sockets使用的是TCP协议，这是传统网络程序最常用的方式，可以想象为两个不同的程序通过网络的通信信道进行通信。Datagram则使用UDP协议，是另一种网络传输方式，它把数据的目的地纪录在数据包中，然后直接放在网络上。111、Java与Internet ——Java中的网络支持包中的主要的类和可能产生的例外包括：面向IP层的类：InetAddress面向应用层的类：URL、URLConnection面向网络层的类：TCP协议相关类：Socket、ServerSocketUDP协议相关类：DatagramPacket、DatagramSocket、MulticastSocket可能产生的例外：BindException、ConnectException、MalformedURLException、NoRouteToHostException、ProtocolException、SocketException、UnknownHostException、UnknownServiceExceptionInetAddress可以用于标识网络上的硬件资源，它提供了一系列方法以描述、获取及使用网络资源。InetAddress类没有构造函数，它提供的静态方法来获取：publicstaticInetAddressgetByName(String

host)：host可以是一个机器名，也可以是一个形如“%d.%d.%d.%d”的IP地址或一个DSN域名。publicstaticInetAddressgetLocalHost()publicstaticInetAddress[]getAllByName(String

host)以下是InetAddress类的几个主要方法：publicbyte[]getAddress()：获得本对象的IP地址（存放在字节数组中）。publicStringgetHostAddress()：获得本对象的IP地址“%d.%d.%d.%d”。publicStringgetHostName()：获得本对象的机器名。2、使用InetAddress13

下面的例子演示Java如何根据域名自动到DNS（域名服务）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

通过InetAddress，可以获取本机的IP地址：publicclassgetLocalHostTest{publicstaticvoidmain(){InetAddressmyIP=null;try{myIP=InetAddress.getLocalHost();}catch(UnknownHostExceptione){}System.out.println(myIP);}}2、使用InetAddress153、使用URLURL是统一资源定位符（UniformResourceLocator）的简称，它表示Internet上某一资源的地址。Internet上的资源包括HTML文件、图象文件、声音文件、动画文件以及其他任何内容（并不完全是文件，也可以是一个对数据库的查询等）。通过URL，就可以访问Internet。浏览器或其他程序通过解析给定的URL就可以在网络上查找相应的文件或其他资源。163、使用URL

一个URL包括两部分内容：协议名称和资源名称，中间用冒号隔开：

Protocol:resourceName如：

:9090/index.html

协议名称指的是获取资源时所使用的应用层协议，如http，ftp，file等，资源名称则是资源的完整地址，包括主机名、端口号、文件名或文件内部的一个引用。当然，并不是所有的URL都必须包含这些内容。173、使用URL ——在Java中构造URL

在包中，提供了类URL来表示URL。类URL提供了很多构造方法来生成一个URL对象：publicURL(String

spec)

publicURL(URLcontext,Stringspec)publicURL(String

protocol,String

host,String

file)publicURL(String

protocol,String

host,int

port,String

file)以下是一些具体的构造实例：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”);

另外还有两种稍微复杂些的构造方法。18

一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：publicStringgetProtocol()：获取该URL的协议名publicStringgetHost()：获取该URL的主机名publicStringgetPort()：获取该URL的端口号publicStringgetPath()：获取该URL的文件路径publicStringgetFile()：获取该URL的文件名publicStringgetRef()：获取该URL在文件中的相对位置publicStringgetQuery()：获取该URL的查询名3、使用URL ——URL的基本方法193、使用URL ——通过URL读取www信息URL类提供的方法openStream()，就可以读取一个URL对象所指定的资源。publicfinalInputStream

openStream()

openStream()与指定的URL建立连接并返回一个InputStream对象，将URL位置的资源转成一个数据流。通过这个InputStream对象，就可以读取资源中的数据。URLJava程序InputStream203、使用URL ——通过URL读取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()，只能从网络上读取资源中的数据。URLConnection类，可以在应用程序和URL资源之间进行交互，既可以从URL中读取数据，也可以向URL中发送数据。URLConnection类表示了应用程序和URL资源之间的通信连接。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();}}通过getInputStream()

方法，应用程序就可以读取资源中的数据。事实上，类URL的方法openStream()就是通过URLConnection类来实现的，它等价于：openConnection().getInputStream();URLConnection中最常用的两个方法是：InputStream

getInputStream()

OutputStreamgetOutputStream()

234、Socket通信

在Java中，基于TCP协议实现网络通信的类有两个：在客户端的Socket类和在服务器端的ServerSocket类。在服务器端通过指定一个用来等待的连接的端口号创建一个ServerSocket实例。在客户端通过规定一个主机和端口号创建一个socket实例，连到服务器上。

ServerSocket类的accept方法使服务器处于阻塞状态，等待用户请求。24构造方法：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

----

类Socket25Socket的输入/输出流管理publicInputStreamgetInputStream()publicOutputStreamgetOutputStream()设置/获取Socket数据publicInetAddressgetInetAddress()publicintgetPort()publicvoidsetSoTimeout(int

timeout):读取数据时阻塞链路的超时时间4、Socket通信

----

类Socket26

构造方法：publicServerSocket(int

port)publicServerSocket(int

port,int

backlog)：支持指定数目的连接publicServerSocket(int

port,int

backlog,InetAddress

bindAddr)主要方法publicSocketaccept()：等待客户端的连接

4、Socket通信

----类ServerSocket274、Socket通信

无论一个Socket通信程序的功能多么齐全、程序多么复杂，其基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤：1、在客户方和服务器方创建Socket/ServerSocket。2、打开连接到Socket的输入/输出流。3、利用输入/输出流，按照一定的协议对Socket进行读/写操作。4、关闭输入/输出流和Socket。通常，程序员的主要工作是针对所要完成的功能在第3步进行编程，第1、2、4步对所有的通信程序来说几乎都是一样的。284、Socket通信ServerServerSocket(port#)Socketsocket=

ServerSocket.accept()接收连接OutputStreamInputStreamCloseSocketClientSocket(host,port#)与服务器建立连接OutputStreamInputStreamCloseSocketsocket294、Socket通信1、建立Socket在客户端：try{

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

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

socket=server.accept();//等待客户端连接}catch(IOExceptione){}2、在客户端和服务器端同时打开输入/输出流方法getInputStream()和getOutputStream()来得到Socket对应的输入/输出流以进行数据读写操作，它们分别返回InputStream对象和OutputStream对象。为了便于读写数据，应在返回的输入/输出流对象上建立过滤流，如DataInputStram/DataOutputStram、BufferedInputStream/BufferedOutputStream、PrintStream；InputStreamReader/OutputStreamWriter、BufferedReader/BufferedWriter、PrintWriter等。BufferedReader=newBufferedReader(newInputStreamReader(socket.getInputStream()));BufferedWriter=newBufferedWriter(newInputStreamWriter(socket.getOutputStream()));3、关闭输入/输出流和Socket先关闭所有相关的输入/输出流，再关闭Socket。4、Socket通信31创建服务器(端口号)定义数据成员服务器等待网络连接建立socket流发送谈话信息接收用户谈话信息创建Socket实例定义数据成员建立socket流发送谈话信息接收服务器谈话信息关闭流accept()44444444结束谈话(Bye.)结束谈话(Bye.)关闭流服务器端客户端324、Socket通信SingleTalkClient.javacase：2、客户端SingleTalkServer.java1、服务器端334、Socket通信

——简单的Client/Server

在本地机器上测试网络程序用回绕地址

Socketsocket=newSocket(“”,4444);建立socket连接后，还应该建立输入输出数据流。要控制好输入/输出流和Socket关闭的时间。如果网络的一端已经关闭，另一端读到null。在运行时，服务器端程序一般应先行启动。34Server1(