java进阶--java网络编程

Posted 2020-10-09 huster-田浪

java网络编程

一、概述　

　　网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。

　　java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口，它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口，来专注于解决问题，而不用关注通信细节。

　　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信。通常用于互联网协议，被称 TCP / IP。

• UDP：UDP 是用户数据报协议的缩写，一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送的数据的数据包。

二、Socket 编程　　

套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。 客户端程序创建一个套接字，并尝试连接服务器的套接字。

当连接建立时，服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行进行通信。

java.net.Socket 类代表一个套接字，并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们建立连接的机制。

　　以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现：　　　　

• 服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示通过服务器上的端口通信。

• 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端连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连接。

• Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。

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

　　连接建立后，通过使用 I/O 流在进行通信，每一个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流连接到服务器端的输入流，而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。

　　1、ServerSocket 类的方法　　　　

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

　　　ServerSocket 类有四个构造方法：

 

序号	方法描述
1	public ServerSocket(int port) throws IOException 创建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 创建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 地址创建服务器。
4	public ServerSocket() throws IOException 创建非绑定服务器套接字。

 　　创建非绑定服务器套接字。 如果 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，并且侦听客户端请求。

　　　ServerSocket 类的常用方法：

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连接。
3	public void setSoTimeout(int timeout)  通过指定超时值启用/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）。

　　2、Socket 类的方法

　　　　java.net.Socket 类代表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 对象通过实例化 ，而 服务器获得一个 Socket 对象则通过 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. 创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
2	public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。
3	public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 创建一个套接字并将其连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. 创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。
5	public Socket() 通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

　　　　当 Socket 构造方法返回，并没有简单的实例化了一个 Socket 对象，它实际上会尝试连接到指定的服务器和端口。

　　　　注意客户端和服务器端都有一个 Socket 对象，所以无论客户端还是服务端都能够调用这些方法。 　　　　　　

 

序号	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值。
2	public InetAddress getInetAddress()  返回套接字连接的地址。
3	public int getPort() 返回此套接字连接到的远程端口。
4	public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 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。

　　　

　　3、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 地址的情况下，返回 InetAddress 对象。
2	static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。
3	static InetAddress getByName(String host) 在给定主机名的情况下确定主机的 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。

　　　　4、Socket 客户端实例

　　　　如下的 GreetingClient 是一个客户端程序，该程序通过 socket 连接到服务器并发送一个请求，然后等待一个响应。　　　

 1 // 文件名 GreetingClient.java
 2  
 3 import java.net.*;
 4 import java.io.*;
 5  
 6 public class GreetingClient
 7 {
 8    public static void main(String [] args)
 9    {
10       String serverName = args[0];
11       int port = Integer.parseInt(args[1]);
12       try
13       {
14          System.out.println("连接到主机：" + serverName + " ，端口号：" + port);
15          Socket client = new Socket(serverName, port);
16          System.out.println("远程主机地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
17          OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
18          DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
19  
20          out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
21          InputStream inFromServer = client.getInputStream();
22          DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
23          System.out.println("服务器响应： " + in.readUTF());
24          client.close();
25       }catch(IOException e)
26       {
27          e.printStackTrace();
28       }
29    }
30 }

　　　　5、Socket 服务端实例

　　　　如下的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。　　　

 1 // 文件名 GreetingServer.java
 2  
 3 import java.net.*;
 4 import java.io.*;
 5  
 6 public class GreetingServer extends Thread
 7 {
 8    private ServerSocket serverSocket;
 9    
10    public GreetingServer(int port) throws IOException
11    {
12       serverSocket = new ServerSocket(port);
13       serverSocket.setSoTimeout(10000);
14    }
15  
16    public void run()
17    {
18       while(true)
19       {
20          try
21          {
22             System.out.println("等待远程连接，端口号为：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
23             Socket server = serverSocket.accept();
24             System.out.println("远程主机地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
25             DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
26             System.out.println(in.readUTF());
27             DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
28             out.writeUTF("谢谢连接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
29             server.close();
30          }catch(SocketTimeoutException s)
31          {
32             System.out.println("Socket timed out!");
33             break;
34          }catch(IOException e)
35          {
36             e.printStackTrace();
37             break;
38          }
39       }
40    }
41    public static void main(String [] args)
42    {
43       int port = Integer.parseInt(args[0]);
44       try
45       {
46          Thread t = new GreetingServer(port);
47          t.run();
48       }catch(IOException e)
49       {
50          e.printStackTrace();
51       }
52    }
53 }

　　编译以上两个 java 文件代码，并执行以下命令来启动服务，使用端口号为 6066：　　

$ javac GreetingServer.java 
$ java GreetingServer 6066
等待远程连接，端口号为：6066...

　　新开一个命令窗口，执行以上命令来开启客户端：　　

$ javac GreetingClient.java 
$ java GreetingClient localhost 6066
连接到主机：localhost ，端口号：6066
远程主机地址：localhost/127.0.0.1:6066
服务器响应： 谢谢连接我：/127.0.0.1:6066
Goodbye!