java語言網(wǎng)絡socket課件

Java網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡的基本概念Socket通信數(shù)據(jù)報掌握網(wǎng)絡通信的基本原理學會Socket類的運用學會Datapacket類的應用課程目標學習完本課程，您應該能夠：第一節(jié)網(wǎng)絡的基本概念IP地址(NovellNetware(IPX/SPX),NetBIOS(NetBEUI))主機名(hostname)端口號(portnumber)如:80(http)，21(ftp)，23(telnet)，25(SMTP)通信協(xié)議IP地址是計算機網(wǎng)絡中任意一臺計算機地址的惟一標識。如主機名是計算機網(wǎng)絡中一臺計算機的標識名，也可以看作是IP地址的助記名。如主機名IP地址1.幾個重要概念端口號和通信協(xié)議端口號是用一個16位的整數(shù)來表達的，其范圍為0-65535，其中0-1023為系統(tǒng)所保留有一套通信規(guī)則保證網(wǎng)絡上可靠高效的數(shù)據(jù)傳輸端口號傳輸層協(xié)議用端口號來標識和區(qū)分各種上層應用程序。套接字（Socket）＝IP＋端口號HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP數(shù)據(jù)包套接字8020/2123255369161QQTCP/IP協(xié)議和OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧具有簡單的分層設計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。TCP/IP應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI參考模型TCP/IP如何使用TCP端口號服務器IP：主機Telnet，目的端口23102823源端口目的端口IP地址URL和信息定位URL語法格式：<傳輸協(xié)議名>://<主機名>:<端口號>/<文件名>#<引用>統(tǒng)一資源定位器(URL)uniformresourcelocator指出網(wǎng)站中某個網(wǎng)頁或者文件的所在位置協(xié)議域名文件夾名稱文件名/storybooks/harry-potter.htmURL的格式主機名稱2、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡通信

網(wǎng)絡應用是Java語言取得成功的領域之一，它已經(jīng)成為現(xiàn)在Internet上最流行的一種編程語言。Java語言在網(wǎng)絡編程方面提供了許多方便，其他語言往往需要數(shù)頁代碼才能完成的事情，在Java中可能只需要一條語句就可以。

Java的網(wǎng)絡通信分為三個層次：最高一級的網(wǎng)絡通信就是我們上一講中所涉及到的從網(wǎng)絡上下載Applet?？蛻舳藶g覽器通過HTML文件中的<applet>標記來識別Applet，并解析Applet的屬性，通過網(wǎng)絡獲取Applet得字節(jié)碼文件。（由瀏覽器提供）上一講中所涉及到的聲音播放和圖象顯示，其中聲音文件和圖象文件的獲取是次一級的通信。通過類URL的對象指明文件所在位置，并從網(wǎng)絡上下載聲音和圖象文件。（由Java開發(fā)環(huán)境提供）最低一級的通信是利用包中提供的類直接在程序中實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。（由Java語言開發(fā)包提供）2、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡支持

針對網(wǎng)絡通信的不同層次，Java提供的網(wǎng)絡功能有四大類：URL、InetAddress、Sockets、Datagram。

URL面向的應用層，通過URL，Java程序可以直接送出或讀入網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)。InetAddress面向的是網(wǎng)絡層（IP層），用于標識網(wǎng)絡上的硬件資源。

Sockets和Datagram面向的則是傳輸層。Sockets使用的是TCP協(xié)議，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡程序最常用的方式，可以想象為兩個不同的程序通過網(wǎng)絡的通信信道進行通信。Datagram則使用UDP協(xié)議，是另一種網(wǎng)絡傳輸方式，它把數(shù)據(jù)的目的地紀錄在數(shù)據(jù)包中，然后直接放在網(wǎng)絡上。2、Java與Internet ——Java中的網(wǎng)絡支持包中的主要的類和可能產(chǎn)生的例外包括：面向IP層的類：InetAddress（Inet4Address，Inet6Address）面向應用層的類：URL、URLConnection面向網(wǎng)絡層的類：TCP協(xié)議相關類：Socket、ServerSocketUDP協(xié)議相關類：DatagramPacket、DatagramSocket、MulticastSocket可能產(chǎn)生的例外：BindException、ConnectException、MalformedURLException、NoRouteToHostException、ProtocolException、SocketException、UnknownHostException、UnknownServiceException

類InetAddress可以用于標識網(wǎng)絡上的硬件資源（邏輯網(wǎng)絡中端），它提供了一系列方法以描述、獲取及使用網(wǎng)絡資源。

InetAddress類沒有構造函數(shù)，因此不能用new來構造一個InetAddress實例。通常是用它提供的靜態(tài)方法來獲取：publicstaticInetAddressgetByName(String

host)：host可以是一個機器名，也可以是一個形如“%d.%d.%d.%d”的IP地址或一個DSN域名。publicstaticInetAddressgetLocalHost()publicstaticInetAddress[]getAllByName(String

host)//多個網(wǎng)卡publicstaticInetAddressgetByAddress(String

host,Byte[]

addr)

這些方法通常會產(chǎn)生UnknownHostException例外，應在程序中捕獲處理。以下是InetAddress類的幾個主要方法，通過上述方法獲得InetAddress類的實例后就可以使用：publicbyte[]getAddress()：獲得本對象的IP地址（存放在字節(jié)數(shù)組中）。publicStringgetHostAddress()：獲得本對象的IP地址“%d.%d.%d.%d”。publicStringgetHostName()：獲得本對象的機器名。3、使用InetAddress

下面的例子演示Java如何根據(jù)域名自動到DNS（域名服務器）上查找IP地址（與DNS服務器的連接減至一行）：publicclassgetIP{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){InetAddresspku=null;try{pku=InetAddress.getByName(“”);}catch(UnknownHostExceptione){}System.out.println(pku);}}3、使用InetAddressgetIP.java

通過InetAddress，可以獲取本機的IP地址：publicclassgetLocalHostTest{publicstaticvoidmain(){InetAddressmyIP=null;try{myIP=InetAddress.getLocalHost();}catch(UnknownHostExceptione){}System.out.println(myIP);}}3、使用InetAddressgetLocalHostTest.java4、使用URL ——在Java中構造URL

在包中，提供了類URL來表示URL。類URL提供了很多構造方法來生成一個URL對象：publicURL(String

spec)publicURL(URLcontext,Stringspec)publicURL(String

protocol,String

host,String

file)publicURL(String

protocol,String

host,int

port,String

file)

以下是一些具體的構造實例：URLurl1=newURL(“/map/index.html”);URLbase=newURL(“”);URLurl2=newURL(base,“mywork1.html”);URLurl3=newURL(base,“mywork2.html”);URLurl4=newURL(“http”,“”,“/~lyw/test.html”);URLurl5=newURL(“http”,“”,8080,“/java/network.html”);

另外還有兩種稍微復雜些的構造方法（參見JDK文檔）。

當創(chuàng)建URL時發(fā)生錯誤，系統(tǒng)會產(chǎn)生例外MalformedURLException，這是非運行時例外，必須在程序中捕獲處理。URLurl1,url2,url3;try{url1=newURL(“file:/D:/image/example.gif”);url2=newURL(“/map/”);url3=newURL(url2,“test.gif”);}catch(MalformedURLExceptione){DisplayErrorMessage();}4、使用URL ——在Java中構造URL

一個URL對象生成后，其屬性是不能被改變的（與String對象相似），但可以通過它給定的方法來獲取這些屬性：publicStringgetProtocol()：獲取該URL的協(xié)議名publicStringgetHost()：獲取該URL的主機名publicStringgetPort()：獲取該URL的端口號publicStringgetPath()：獲取該URL的文件路徑publicStringgetFile()：獲取該URL的文件名publicStringgetRef()：獲取該URL在文件中的相對位置publicStringgetQuery()：獲取該URL的查詢名4、使用URL ——URL的基本方法ParseURL.java4、使用URL ——通過URL讀取www信息

通過URL類提供的方法openStream()，就可以讀取一個URL對象所指定的資源。publicfinalInputStream

openStream()

方法openStream()與指定的URL建立連接并返回一個InputStream對象，將URL位置的資源轉(zhuǎn)成一個輸入數(shù)據(jù)流。通過這個InputStream對象，就可以讀取資源中的數(shù)據(jù)。URLJava程序InputStream4、使用URL ——通過URL讀取www信息import.*;importjava.io.*;publicclassURLReader{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{URLgis=newURL("/test.htm");BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(gis.openStream()));Stringline;while((line=in.readLine())!=null){System.out.println(line);}in.close();}catch(Exceptione){System.out.println(e);}}}URLReader.java4、使用URL ——URL和InetAddress的聯(lián)合使用Applet中的網(wǎng)絡通信需要將URL和InetAddress聯(lián)合使用來得到相關的IP地址。

通過類Applet的getCodeBase()方法獲得提供它的主機的URL實例利用類URL的getHost()方法得到主機名利用類InetAddress的getByName()得到該主機的IP地址通過IP地址，就可以進行網(wǎng)絡通信（TCP,UDP）URLurl=getCodeBase();Stringhost=url.getHost();Try{InetAddressaddress=InetAddress.getByName(host);}catch(Exceptione){}Try{

DatagramSocketsocket=newDatagramSocket();DatagramPacketpacket=newDatagramPacket(buf,length,address,port);socket.send(packet);}catch(Exceptione){}AppletURLReader.java4、使用URL ——URL連接

通過URL類提供的方法openConnection()，就可以獲得一個URL連接（URLConnection）對象。publicURLConnection

openConnection()

通過URL的方法openStream()，只能從網(wǎng)絡上讀取資源中的數(shù)據(jù)。通過URLConnection類，可以在應用程序和URL資源之間進行交互，既可以從URL中讀取數(shù)據(jù)，也可以向URL中發(fā)送數(shù)據(jù)。URLConnection類表示了應用程序和URL資源之間的通信連接。try{URLurl=newURL(“”);URLConnectionuc=url.openConnection();}catch(MalformedURLExceptione1){…}catch(IOExceptione2){…}4、使用URL ——URL連接publicclassURLConnectionReader{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){try{URLgis=newURL("/test.htm");URLConnectionuc=gis.openConnection();BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(uc.getInputStream()));Stringline;while((line=in.readLine())!=null){System.out.println(line);}in.close();}catch(Exceptione){System.out.println(e);}}}通過getInputStream()方法，應用程序就可以讀取資源中的數(shù)據(jù)。事實上，類URL的方法openStream()就是通過URLConnection類來實現(xiàn)的，它等價于：openConnection().getInputStream();URLConnection中最常用的兩個方法是：publicInputStream

getInputStream()publicOutputStream

getOutputStream()

URLConnectionReader.java

通過URLConnection對象獲取的輸入流和輸出流（不是所有的資源都可以獲得有效的輸出流），可以與現(xiàn)有的CGI程序進行交互。URL和URLConnection的區(qū)別在于前者代表一個資源的位置，后者代表一種連接。4、使用URL ——URL連接客戶端java程序OutputStreamInputStreamCGI程序STDINSTDOUT服務器connectiongetchar()putchar()URLurl=newURL("/~lyw/cgi-bin/test.cgi");URLConnectionuc=url.openConnection();uc.setDoOutput(true);PrintStreamout=newPrintStream(uc.getOutputStream());BufferedReaderin=newBufferedReader(newInputStreamReader(uc.getInputStream()));4、使用URL ——其他URL類

URLConnection類的其他方法以及其他URL相關的類（URLClassLoader，URLDecoder，URLEncoder，URLStreamHandler，HttpURLConnection，JarURLConnection，ContentHandler）的使用，大家在以后的實踐中去學習。第九章網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡的基本概念Socket通信數(shù)據(jù)報高級語言程序設計（JAVA）第二節(jié)Socket通信網(wǎng)絡通信的基本原理Socket的定義Socket的應用掌握網(wǎng)絡通信的基本原理了解Socket通信的基本原理掌握Socket類的運用課程目標學習完本節(jié)課，您應該能夠：1、網(wǎng)絡通信的基本原理

計算機之間的通信是要遵循一定規(guī)則的，通信協(xié)議就是計算機之間進行通信所要遵循的各種規(guī)則的集合。網(wǎng)絡中的不同計算機之間要實現(xiàn)準確、迅速地傳遞信息，可以通過TCP/IP協(xié)議建立網(wǎng)絡上的兩臺計算機（程序）之間的可靠連接，并進行雙向通信。TCP/IP協(xié)議和OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧具有簡單的分層設計，與OSI參考模型有清晰的對應關系。TCP/IP應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI參考模型TCP/IPTCP/IP協(xié)議棧應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層提供應用程序網(wǎng)絡接口常見協(xié)議：HTTP、FTP、SMTP、DNS、TFTP……建立端到端連接常見協(xié)議：TCP、UDP尋址和路由選擇常見協(xié)議：IP（ICMP、ARP/RARP）物理介質(zhì)訪問常見協(xié)議：Ethernet、PPP、HDLC、FrameRelay、X.25……定義接口與線纜二進制數(shù)據(jù)流傳輸傳輸層協(xié)議應用層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCP（TransmissionControlProtocol）UDP（UserDatagramProtocol）TCP協(xié)議TCP：TransferControlProtocol

面向連接的能夠提供可靠的流式數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。類似于打電話的過程。

URL,URLConnection,Socket,ServerSocket等類都使用TCP協(xié)議進行網(wǎng)絡通訊。UDP協(xié)議UDP是一個簡單的不可靠的數(shù)據(jù)報協(xié)議。非面向連接的提供不可靠的數(shù)據(jù)包式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。類似于從郵局發(fā)送信件的過程。

DatagramPacket,DatagramSocket,MulticastSocket等類使用UDP協(xié)議進行網(wǎng)絡通訊。UDP不提供可靠性：它把應用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達目的地。TCP三次握手建立連接服務器主機SYN(seq=a)SYN(seq=b，ack＝a+1)SYN(seq=a+1，ack＝b+1)發(fā)送SYN接收SYN，發(fā)送SYN，ACK發(fā)送SYN，建立會話有連接的通信2、Socket通信所謂Socket通常也稱為”套接字”,由IP地址和端口號有兩部分組成，應用程序通過“套接字”向網(wǎng)絡發(fā)出請求或者應答網(wǎng)絡請求。portportSocket客戶機服務器1）什么是Socket？Socket請求響應

客戶機/服務器（C/S）模式是在網(wǎng)絡應用程序中最常用的通信模式。在C/S模式通信過程中主動發(fā)起通信的一方被稱為客戶機，而監(jiān)聽并接受請求進行通信的一方成為服務器。服務器使用ServerSocket監(jiān)聽指定的端口，端口可以隨意指定（由于1024以下的端口通常屬于保留端口，所以一般使用大于1024的端口），等待客戶端連接請求，客戶端連接后，會話產(chǎn)生，在完成會話后，關閉連接。2）客戶機/服務器（C/S）模式的原理C/S聊天室案例建立套接字Socket

在服務器端使用ServerSocket類，以等待客戶端的連接:ServerSocket(port);客戶端呼叫服務器等待在客戶端使用socket類，指定服務器IP和端口號,以便連到服務器上:Socket(host_IP,port);3）Socket的建立Socket主要方法在客戶端：建立socket連接后,還應該建立輸入輸出數(shù)據(jù)流。

getInputStream()獲得輸入流getOutputStream()獲得輸出流在服務器端：ServerSocket類的accept()方法使服務器處于阻塞狀態(tài),等待用戶請求。Socket通信Server端程序ServerSocket(port#)Socketsocket=ServerSocket.accept()接收連接OutputStreamInputStreamCloseSocketClient端程序Socket(host,port#)與服務器建立連接OutputStreamInputStreamCloseSocketsocketSocket通信

無論一個Socket通信程序的功能多么齊全、程序多么復雜，其基本結構都是一樣的，都包括以下四個基本步驟：1、在客戶方和服務器方創(chuàng)建Socket/ServerSocket實例。2、打開連接到Socket的輸入/輸出流。3、利用輸入/輸出流，按照一定的協(xié)議對Socket進行讀/寫操作。4、關閉輸入/輸出流和Socket。例1：演示服務器與客戶之間的交互,服務器等待,客戶訪問,相互通一次信息。

客戶端向服務器發(fā)出信息：“你好”，服務器接收到信息后，給出回應：“你好，我是服務器?！?、Socket的應用案例21.5Socket.21.5Socket創(chuàng)建服務器(端口號)定義數(shù)據(jù)成員服務器等待網(wǎng)絡連接建立socket流讀客戶端信息向用戶發(fā)出確認字符串創(chuàng)建Socket實例定義數(shù)據(jù)成員建立socket流讀socket流(接收并顯示)送用戶名給服務器關閉流waitingforuser43314331“這里是服務器"connetctingclient...你好提示用戶登錄成功讀socket流客戶機端importjava.io.*;import.*;classC{ publicstaticvoidmain(String[]args) { try{ Socketsocket=newSocket("",6565); DataOutputStreamout=newDataOutputStream(socket.getOutputStream());out.writeUTF("我是客戶機"); DataInputStreamin=newDataInputStream(socket.getInputStream());Strings=in.readUTF(); System.out.println("客戶機收到："+s); }catch(Exceptione){} }}服務器端importjava.io.*;import.*;classS{ publicstaticvoidmain(String[]args) { try{ ServerSockets_socket=newServerSocket(6565); Socketsocket=s_socket.accept(); DataInputStreamin=newDataInputStream(socket.getInputStream());Strings=in.readUTF(); System.out.println("服務器收到："+s); DataOutputStreamout=newDataOutputStream(socket.getOutputStream());out.writeUTF("我是服務器"); }catch(Exceptione){} }}21.5Socket顯示服務器與客戶機間的通信(服務器端)DataOutputStreamout=null;DataInputStreamin=null;ServerSockets_socket=null;Socketc_socket=null;Strings;//存放讀取到的信息try{s_socket=newServerSocket(4331);}catch(IOExceptione){}try{c_socket=s_socket.accept();

……}catch(IOExceptione){}創(chuàng)建服務器(端口號)定義數(shù)據(jù)成員服務器等待網(wǎng)絡連接用循環(huán)語句收發(fā)信息(見下頁)in=newDataInPutStream(clientSocket.getInputStream());out=newDataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());創(chuàng)建服務器(端口號)定義數(shù)據(jù)成員服務器等待網(wǎng)絡連接建立socket流等待客戶登錄out.writeUTF(“這里是服務器");clientSocket.close();While(true){s=in.readUTF();if(s!=null)break;}讀客戶端信息創(chuàng)建Socket實例DataOutputStreamout=null;DataInputStreamin=null;Stringstring; Socketsocket=null;定義數(shù)據(jù)成員try{socket=newSocket("",4331);input=newDataInputStream(socket.getInputStream());output=newPrintStream(socket.getOutputStream());

建立socket流catch(IOExceptione){System.out.println(“無法連接”);}Out.writeUTF(“你好”);System.out.println(input.readLine());創(chuàng)建Socket實例定義數(shù)據(jù)成員建立socket流讀socket流(看到提示)從鍵盤上讀送用戶名送給服務器端關閉流mysocket.close();System.out.println(“s");讀服務器反饋While(true){s=in.readUTF();if(s!=null)break;}考慮多用戶第一種解決方案:一臺計算機上一次啟動多個服務器程序,只是端口號不同。myserver<-------->myclient----f21.batmyserver2<-------->myclient2----f9.batServer1(1111)client(2222)Server2(2222)client(1111)多用戶的第二種方案(支持多客戶)Serverclient1client2serverthreadserverthread將服務器寫成多線程的,不同的線程為不同的客戶服務.main()只負責循環(huán)等待線程負責網(wǎng)絡連接,接收客戶輸入的信息

客戶1客戶2服務器線程run()線程1()線程2()MySocketServer.javaclient()Run()Out.writeUTF()In.readUTF()客戶端writer.start()按鈕事件()socketgetInputStreamgetOutputStream服務器服務器端.服務器(4321)acceptsocket客戶IPclient1線程客戶IPclient2線程服務器一端為了能接收多個客戶的信息,它的輸入流,輸出流都是數(shù)組型的.ServerSocket.accept()等待用戶連接,一旦連接上,則調(diào)用服務程序.服務程序的主要內(nèi)容是網(wǎng)絡的讀寫,多客戶的原因,網(wǎng)絡讀寫的功能用多線程實現(xiàn),因此將此部分功能單獨分離出來,構成線程類服務器端client1client2serviceRequestserverServerSocketSocketgetOutputStreamgetInputStreamreader.runreader.runaccept()reader.start()read_net_inputwrite_net_output()作業(yè)編寫一個會話程序要求:會話雙方可以自由通話,看到對方發(fā)來“bye”則退出預習下節(jié)課內(nèi)容第三節(jié)基于數(shù)據(jù)報DatagramTCP/IP傳輸層由兩個并列的協(xié)議:TCP,UDP.UDP數(shù)據(jù)報的每個數(shù)據(jù)包要包含目的地址和端口號.socketserverclientDatagram數(shù)據(jù)報serverclient在UDP中，要使用二個類：（1）DatagramSocket類發(fā)送時，用send()方法發(fā)送數(shù)據(jù)；接收時，用receive()方法接收數(shù)據(jù)。（2）DatagramPacket類用于打包或拆包發(fā)送時打包：包由數(shù)據(jù)、接收地址、端口號組成；接收時拆包：取出包中的數(shù)據(jù)、接收地址、端口號。Datagram工作過程建立數(shù)據(jù)報socket();建立一個報文包packet等待請求報文建立數(shù)據(jù)報socket建立一個請求包發(fā)出請求獲得對方地址構成信息包發(fā)送出去創(chuàng)建接收包等待接收Datagram一、服務器端發(fā)出報文的步驟如下:1.定義數(shù)據(jù)成員

DatagramSocketsocket;DatagramPacketpacket;InetAddressaddress;(用來存放接收方的地址)intport;;(用來存放接收方的端口號)2.創(chuàng)建數(shù)據(jù)報文Socket對象

try{socket=newDatagramSocket(1111);}catch(.SocketExceptione){}socket綁定到一個本地的可用端口,等待接收客戶的請求.Datagram3.分配并填寫數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(一個字節(jié)類型的數(shù)組)byte[]Buf=newbyte[256];

存放從客戶端接收的請求信息.4.創(chuàng)建一個DatagramPacket