第12章 網(wǎng)絡編程設(shè)計

第12章網(wǎng)絡程序設(shè)計主講人：本章將介紹Java網(wǎng)絡通信原理，重點介紹4個重要的類：URL、Socket、InetAddress、DatagramSocket，講解它們在網(wǎng)絡編程中的重要作用，詳細討論與之相關(guān)的類及其使用方法，并給出一個“客戶/服務器”通信程序。Java支持TCP和UDP協(xié)議族。TCP用于網(wǎng)絡的可靠的流式輸入/輸出。UDP支持更簡單的、快速的、點對點的數(shù)據(jù)報模式。

12.1網(wǎng)絡通信基礎(chǔ)12.2URL程序設(shè)計12.3TCP程序設(shè)計12.4UDP程序設(shè)計小結(jié)內(nèi)容簡介12.1網(wǎng)絡通信基礎(chǔ)12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念12.1.2TCP協(xié)議和UDP協(xié)議12.1.3Java網(wǎng)絡程序設(shè)計技術(shù)D.Descriptionofthecontents12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念

計算機網(wǎng)絡是指通過各種通信設(shè)備連接起來的、支持特定網(wǎng)絡通信協(xié)議的、許許多多的計算機或計算機系統(tǒng)的集合。網(wǎng)絡通信是指網(wǎng)絡中的計算機通過網(wǎng)絡互相傳遞信息。通信協(xié)議是網(wǎng)絡通信的基礎(chǔ)。通信協(xié)議是網(wǎng)絡中計算機之間進行通信時共同遵守的規(guī)則。不同的通信協(xié)議用不同的方法解決不同類型的通信問題。常用的通信協(xié)議有HTTP，F(xiàn)TP，TCP/IP等。12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念為了實現(xiàn)網(wǎng)絡上不同機器之間的通信著重介紹端口號域名地址IP地址12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念I(lǐng)P地址

IP地址是計算機網(wǎng)絡中任意一臺計算機地址的唯一標識。知道了網(wǎng)絡中某一臺主機的IP地址，就可以定位這臺計算機。通過這種地址標識，網(wǎng)絡中的計算機可以互相定位和通信。目前，IP地址有兩種格式，即IPV4格式和IPV6格式。

IPV4是由4個字節(jié)數(shù)組成，中間以小數(shù)點分隔。

IPV6是由16個字節(jié)組成，中間以冒號分隔。

12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念域名地址

域名地址是計算機網(wǎng)絡中一臺主機的標識名，也可以看做是IP地址的助記名。在Internet上，一個域名地址可以有多個IP地址與之相對應，一個IP地址也可以對應多個域名。通過主機名到IP地址的解析，可以由主機名得到對應的IP地址。在訪問網(wǎng)上資源時，一般只需記住服務器的主機名就可以了。因為網(wǎng)絡中的域名解析服務器可以根據(jù)主機名查出對應的IP地址。有了服務器的IP地址，就可以訪問這個網(wǎng)站了。12.1.1網(wǎng)絡通信基本概念端口號

一臺主機上允許有多個進程，這些進程都可以和網(wǎng)絡上的其他計算機進行通信。更準確地說，網(wǎng)絡通信的主體不是主機，而是主機中運行的進程。端口就是為了在一臺主機上標識多個進程而采取的一種手段。主機名（或IP地址）和端口的組合能唯一確定網(wǎng)絡通信的主體——進程。端口（port）是網(wǎng)絡通信時同一主機上的不同進程的標識。

12.1.2TCP協(xié)議和UDP協(xié)議1TCP（TransferControlProtocol的簡稱）協(xié)議是一種面向連接的、可以提供可靠傳輸?shù)膮f(xié)議。使用T‘CP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，接收端得到的是一個和發(fā)送端發(fā)出的完全一樣的數(shù)據(jù)流。2UDP（UserDatagramProtocol的簡稱）是一種無連接的協(xié)議，它傳輸?shù)氖且环N獨立的數(shù)據(jù)報（Datagram）。每個數(shù)據(jù)報都是一個獨立的信息，包括完整的源地址或目的地址。12.1.2TCP協(xié)議和UDP協(xié)議

使用UDP協(xié)議時，每個數(shù)據(jù)報中都給出了完整的地址信息，因此無須建立發(fā)送方和接收方的連接。使用TCP協(xié)議時，在Socket之間進行數(shù)據(jù)傳輸之前必然要建立連接。

UDP協(xié)議是一個不可靠的協(xié)議，發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報并不一定以相同的次序到達接收方，有可能會丟失。而TCP是一個可靠的協(xié)議，它確保接收方完全正確地獲取發(fā)送方所發(fā)送的全部數(shù)據(jù)。0102使用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)是有大小限制的，每個被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報必須限定在64KB之內(nèi)。而TCP協(xié)議沒有這方面的限制，一旦連接建立起來，雙方的Socket就可以按統(tǒng)一的格式傳輸大量的數(shù)據(jù)。03兩種協(xié)議的比較12.1.3Java網(wǎng)絡程序設(shè)計技術(shù)

URL編程技術(shù)

TCP編程技術(shù)

UDP編程技術(shù)

URL表示了Internet上某個資源的地址。通過URL標識，可以直接使用各種通信協(xié)議獲取遠端計算機上的資源信息，方便快捷地開發(fā)Internet應用程序。UDP是無連接的快速通信技術(shù)，數(shù)據(jù)報通信不需要建立連接，通信時所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報能否到達目的地、到達的時間、到達的次序都不能準確知道。TCP是可靠的連接通信技術(shù)，主要使用套接字（Socket）機制。TCP通信是使用TCP/IP協(xié)議、建立在穩(wěn)定連接基礎(chǔ)上的、以流傳輸數(shù)據(jù)的通信方式。12.2URL程序設(shè)計12.2.1URL和URL類112.2.2URLConnection類212.2.3InetAddress類312.2.1URL和URL類2.+

3.1、URL的格式傳輸協(xié)議名://主機名:端口號/件名#引用傳輸協(xié)議名”指定獲取資源所使用的傳輸協(xié)議，如http協(xié)議；“主機名”是網(wǎng)絡中的計算機名或IP地址；“端口號”是計算機中代表一個服務的進程的編號；“文件名”是服務器上包括路徑的文件名稱；“引用”是文件中的標記，可用于同一個文件中不同位置的跳轉(zhuǎn)。12.2.1URL和URL類2、URL類URL類是Java語言提供的支持URL編程的基礎(chǔ)類，其類路徑是.URL。

構(gòu)造方法：URL(Stringspec)：該構(gòu)造方法根據(jù)指定的字符串創(chuàng)建URL對象。如果字符串指定了未知協(xié)議，則拋出MalformedURLException異常。URL(Stringprotocol,Stringhost,Stringfile)：該構(gòu)造方法根據(jù)指定的protocol名稱、host名稱和file名稱創(chuàng)建URL。URL(Stringprotocol,Stringhost,intport,Stringfile)：該構(gòu)造方法根據(jù)指定protocol、host、port號和file創(chuàng)建URL對象。12.2.1URL和URL類【例1】使用URL類獲取遠端主機上指定文件的內(nèi)容。創(chuàng)建一個參數(shù)為“/index.html”

的URL對象，然后讀取這個對象的文件。

程序12.2.2URLConnection類1234TEXTTEXTTEXTTEXT應用程序和URL建立連接的步驟：通過在URL上調(diào)用openConnection方法創(chuàng)建連接對象

處理設(shè)置參數(shù)和一般請求屬性。遠程對象變?yōu)榭捎?。遠程對象的頭字段和內(nèi)容變?yōu)榭稍L問。

使用connect方法建立到遠程對象的實際連接12.2.2URLConnection類URLConnection類的幾個主要變量如下1、URLConnection類的幾個主要變量如下

connected

url2、URLConnection類的構(gòu)造方法如下

URLConnection(URLurl)：創(chuàng)建參數(shù)為url的URLConnection對象。12.2.2URLConnection類3．URLConnection類的幾個主要方法如下

ObjectgetContent()，獲取此URL連接的內(nèi)容。StringgetContentEncoding()，返回該URL引用的資源的內(nèi)容編碼。intgetContentLength()，返回此連接的URL引用的資源的內(nèi)容長度。StringgetContentType()，返回該URL引用的資源的內(nèi)容類型。URLgetURL()：返回此URLConnection的URL字段的值。InputStreamgetInputSTream()：返回從所打開連接讀數(shù)據(jù)的輸入流。OutputStreamgetOutputSTream()：返回向所打開連接寫數(shù)據(jù)的輸出流。publicvoidsetConnectTimeout(inttimeout)：設(shè)置一個指定的超時值（以毫秒為單位）。12.2.2URLConnection類【例2】使用URLConnection類獲取Web頁面信息。功能實現(xiàn)：使用URLConnection顯示網(wǎng)址“/index.htm”相關(guān)信息。源程序如下。程序域名地址IP地址互聯(lián)網(wǎng)上表示一個主機的地址有兩種方式

12.2.3InetAddress類12.2.3InetAddress類InetAddress類正是用來表示主機地址的，常用方法如下：staticInetAddressgetByAddress(byte[]addr)：在給定原始IP地址的情況下，返回InetAddress對象。

staticInetAddressgetByAddress(Stringhost,byte[]addr)：根據(jù)提供的主機名和IP地址創(chuàng)建InetAddress。staticInetAddressgetByName(Stringhost)：在給定主機名的情況下確定主機的IP地址。

staticInetAddressgetLocalHost()：返回本地主機。

byte[]getAddress()：返回此InetAddress對象的原始IP地址。

StringgetHostAddress():返回IP地址字符串（以文本表現(xiàn)形式）。

StringgetHostName()：獲取此IP地址的主機名。

booleanisMulticastAddress()：檢查InetAddress是否是IP多播地址。

booleanisReachable(inttimeout)：測試是否可以達到該地址。

StringtoString()：將此IP地址轉(zhuǎn)換為String。

12.3TCP程序設(shè)計

TCP/IP套接字用于在主機和Internet之間建立可靠的、雙向的、持續(xù)的、點對點的流式連接。套接字用來建立Java的輸入/輸出系統(tǒng)到其他的駐留在本地機或Internet上的任何計算機的程序的連接。運用TCP協(xié)議通信時，客戶機和服務器之間首先需要建立一個連接，然后，客戶機端和服務器端程序各自將一個Socket對象與這個連接綁定，然后，兩端的程序就可以通過和連接綁定的Socket對象來讀寫數(shù)據(jù)了。12.3.1網(wǎng)絡套接字Socket

12.3.2Socket類12.3.3ServerSocket類12.3TCP程序設(shè)計12.3.4C/S程序設(shè)計實例12.3.1網(wǎng)絡套接字Socket服務器端ServerSocket

服務器端的套接字始終在監(jiān)聽是否有連接請求，如果發(fā)現(xiàn)客戶機端Socket．向服務器發(fā)出連接請求，且服務器端Socket向客戶機端Socket發(fā)回“接受”的消息。按照套接字在網(wǎng)絡中的作用分為

客戶機端Socket當客戶機端發(fā)出的建立連接的請求被服務器端接受時，客戶機上就會創(chuàng)建一個Socket對象。利用這個Socket對象，客戶機就可以和服務器進行通信了。12.3.1網(wǎng)絡套接字Socket關(guān)閉Socket對象按協(xié)議對Socket對象讀/寫操作打開連接到Socket對象的輸入/輸出流

創(chuàng)建Socket對象

工作過程包含以下四步

12.3.2Socket類Socket類實現(xiàn)了客戶機端的Socket，Socket對象可以用來向服務器發(fā)出連接請求，并換數(shù)據(jù)。Socket類常用的構(gòu)造方法如下：

Socket(InetAddressaddress,intport)

此方法創(chuàng)建一個主機地址為address、端口號為port的流套接字，例如，以下語句：

Socketmysocket=newSocket("12",2010);創(chuàng)建了一個Socket對象并賦初值，要連接的遠程主機的IP地址是12，端口號是2010。12.3.2Socket類Socket類常用方法如下：InetAddressgetInetAddress()：返回套接字連接的地址。

InetAddressgetLocalAddress()：獲取套接字綁定的本地地址。

intgetLocalPort()：返回此套接字綁定到的本地端口。

SocketAddressgetLocalSocketAddress()：返回此套接字綁定的端點的地址，如果尚未綁定則返回null。InputStreamgetInputStream()：返回此套接字的輸入流。

OutputStreamgetOutputStream()：返回此套接字的輸出流。

intgetPort()：返回此套接字連接到的遠程端口。

booleanisBound()：返回套接字的綁定狀態(tài)。

booleanisClosed()：返回套接字的關(guān)閉狀態(tài)。

booleanisConnected()：返回套接字的連接狀態(tài)。

voidconnect(SocketAddressendpoint,inttimeout)：將此套接字連接到服務器，并指定一個超時值。

voidclose()：關(guān)閉此套接字。12.3.3ServerSocket類ServerSocket()

ServerSocket(intport)

ServerSocket(intport,intbacklog)

ServerSocket類的構(gòu)造方法ServerSocket(intport,intbacklog,InetAddressbindAddr)Voidbind(SocketAddressendpoint)：將ServerSocket綁定到特定地址Voidbind(SocketAddressendpoint,intbacklog)：在有多個網(wǎng)卡的服務器上，將

ServerSocket綁定到特定地址。voidclose()：關(guān)閉此套接字

ServerSocket類的常用方法Socketaccept()：偵聽并接受到此套接字的連接12.3.3ServerSocket類12.3.3ServerSocket類intgetLocalPort()：返回此套接字在其上偵聽的端口。SocketAddressgetLocalSocketAddress()：返回此套接字綁定的端點的地址，如果尚未綁定則返回null。booleanisBound()：返回ServerSocket的綁定狀態(tài)。ServerSocket類的常用方法InetAddressgetInetAddress()：返回此服務器套接字的本地地址。

ContentsContentsStringtoString()：作為String返回此套接字的實現(xiàn)地址和實現(xiàn)端口ServerSocket類的常用方法booleanisClosed()：返回ServerSocket的關(guān)閉狀態(tài)。12.3.3ServerSocket類12.3.4C/S程序設(shè)計實例【實例6】模擬用戶存話費和手機漫游的C/S結(jié)構(gòu)應用系統(tǒng)。功能實現(xiàn)：手機用戶啟動客戶，向運行服務器軟件的遠端服務員交納手機話費，請求服務員開通異地漫游業(yè)務。程序12.4UDP程序設(shè)計上節(jié)介紹了基于TCP的網(wǎng)絡套接字（Socket）編程技術(shù)，可以把套接字形象地比喻為打電話，一方呼叫，另一方負責監(jiān)聽，一旦建立了套接字連接，雙方就可以進行通信了。本節(jié)將介紹Java中基于UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）的網(wǎng)絡信息傳輸方式。與TCP不同，UDP是一種無連接的網(wǎng)絡通信機制，更像郵件或短信息通信方式。12.4UDP程序設(shè)計12.4.2DatagramPacket類12.4.3DatagramSocket類12.4.4MulticastSocket類12.4.1數(shù)據(jù)報通信基本概念12.4.1數(shù)據(jù)報通信基本概念數(shù)據(jù)報（Datagrams）是指起始點和目的地都使用無連接網(wǎng)絡服務的網(wǎng)絡層的信息單元?；赨DP協(xié)議的通信和基于TCP協(xié)議的通信不同，基于UDP協(xié)議的信息傳遞更快，但不提供可靠性保證。也就是說，數(shù)據(jù)在傳輸時，用戶無法知道數(shù)據(jù)能否正確到達目的地主機，也不能確定數(shù)據(jù)到達目的地的順序是否和發(fā)送的順序相同。12.4.1數(shù)據(jù)報通信基本概念Java通過兩個類實現(xiàn)UDP協(xié)議頂層的數(shù)據(jù)報

DatagramPacket

DatagramSocket

12.4.2DatagramPacket類構(gòu)造方法如下：DatagramPacket(byte[]buf,intlength)：

DatagramPacket(byte[]buf,intlength,InetAddressaddress,intport)

DatagramPacket(byte[]buf,intoffset,intlength)構(gòu)造數(shù)據(jù)包對象，用來接收長度為length的數(shù)據(jù)包。

構(gòu)造數(shù)據(jù)報包，用來將長度為length的包發(fā)送到指定主機上的指定端口號。構(gòu)造數(shù)據(jù)報包對象，用來接收長度為length的包，在緩沖區(qū)中指定了偏移量。

12.4.2DatagramPacket類DatagramPacket(byte[]buf,intoffset,intlength,InetAddressaddress,intport)

DatagramPacket(byte[]buf,intoffset,intlength,SocketAddressaddress)

DatagramPacket(byte[]buf,intlength,SocketAddressaddress)

構(gòu)造方法如下：將長度為length偏移量為offset的包發(fā)送到指定主機上的指定端口號

將長度為length偏移量為offset的包發(fā)送到指定主機上的指定端口號

構(gòu)造數(shù)據(jù)報包，用來將長度為length的包發(fā)送到指定主機上的指定端口號。

DatagramPacket類的常用方法

byte[]getData()

intgetLength()

intgetPort()

SocketAddressgetSocketAddress()

InetAddressgetAddress()

intgetOffset()

12.4.2DatagramPacket類12.4.2DatagramPacket類DatagramPacket類的常用方法

voidsetData(byte[]buf)

voidsetData(byte[]buf,intoffset,intlength)

voidsetPort(intiport)

voidsetSocketAddress(SocketAddressaddress)

voidsetAddress(InetAddressiaddr)

voidsetLength(intlength)

12.4.3DatagramSocket類DatagramSocket

類的常用方法

voidbind(SocketAddressaddr)

voidclose()

voidconnect(SocketAddressaddr)

voidconnect(InetAddressaddress,intport)12.4.3DatagramSocket類

DatagramSocket

類的常用方法

voiddisconnect()

InetAddressgetInetAddress()

intgetLocalPort()

InetAddressgetLocalAddress()

12.4.3DatagramSocket類

DatagramSocket

類的常用方法

SocketAddressgetLocalSocketAddress()

SocketAddressgetRemoteSocketAddress()

voidsend(DatagramPacketp)

voidreceive(DatagramPacketp)

12.4.3DatagramSocket類【實例8】設(shè)計點對點的快速通信系統(tǒng)功能實現(xiàn)：實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)兩臺主機之間的通信，要求用圖形界面實現(xiàn)。分析：本系統(tǒng)屬于互為服務器和客戶機的網(wǎng)絡應用系統(tǒng)，采用UDP數(shù)據(jù)報編程技術(shù)可以實現(xiàn)快速的點對點通信。圖形用戶界面采用Swing組件來實現(xiàn)。以主機1和主機2表示兩臺主機。程序12.4.4MulticastSoc