Java程序設(shè)計與應(yīng)用 課件【ch13】網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)編程第十三章Java程序設(shè)計與應(yīng)用新工科建設(shè)之路·計算機(jī)類規(guī)劃教材01URLPARTONEURLURL（UniformResourceLocator）中文名為統(tǒng)一資源定位符，用來表示互聯(lián)網(wǎng)上的資源的地址。URL地址的組成如下：Protocol（協(xié)議名）：指明獲取資源所使用的傳輸協(xié)議，如HTTP、FTP、Gopher、File等。URLport（端口號）：可選，表示連接的端口號，如默認(rèn)將連接到協(xié)議默認(rèn)的端口。resourceName（資源名）：表示資源的完整地址，包括主機(jī)名、端口號、文件名或文件內(nèi)部的一個引用。anchor（標(biāo)記）：可選，指文件內(nèi)的有特定標(biāo)記的位置。URLURL類屬性獲取的常用方法如表13-1所示，使用Java中的URL類需要引入包。URLURL的構(gòu)造方法為了表示URL，中實(shí)現(xiàn)了URL類，可通過下面的構(gòu)造方法來初始化一個URL對象。（1）publicURL（Stringurl）表示通過一個表示URL地址的字符串可以構(gòu)造一個URL對象，如：URLURL的構(gòu)造方法（2）publicURL（URLcontext，Stringspec）表示通過基URL構(gòu)造一個URL對象，如：（3）publicURL（Stringprotocol，Stringhost，Stringfile）表示通過協(xié)議，域名及文件名構(gòu)造一個URL對象，如：URLURL的構(gòu)造方法（4）publicURL（Stringprotocol，Stringhost，intport，Stringfile）表示通過協(xié)議，域名，端口號及文件名構(gòu)造一個URL對象，如：注意：URL類的構(gòu)造方法都可能會拋出異常，因此生成URL對象時，必須要對這個異常進(jìn)行處理。URL獲取URL中的資源創(chuàng)建了一個URL對象后，便可通過它讀取指定的網(wǎng)絡(luò)資源，URL對象有兩種方法可以用來訪問網(wǎng)絡(luò)資源。（1）使用URL的openConnection（）方法創(chuàng)建一個URLConnection類的對象，再通過URLConnection對象獲取相應(yīng)的輸入/輸出流。（2）利用URL類的openStream（）方法。openStream（）方法與指定的URL對象建立連接并返回InputStream類的對象。URL【例13-1】URL對象訪問網(wǎng)絡(luò)資源。URLURL02InetAddress類PARTTWOInetAddress類我們知道網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)能夠進(jìn)行通信，需要為每臺計算機(jī)指定一個標(biāo)識號，通過接收數(shù)據(jù)的計算機(jī)或者發(fā)送數(shù)據(jù)的計算機(jī)。在TCP/IP協(xié)議中，這個標(biāo)識號就是IP地址，它可以唯一標(biāo)識一臺計算機(jī)，是傳輸層協(xié)議TCP和UDP的基礎(chǔ)。Java在JDK中，提供了一個與IP地址相關(guān)的InetAddress類，InetAddress類是Java對IP地址的封裝，幾乎所有Java網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的類都和它有關(guān)系InetAddress類該類用于封裝一個IP地址，并提供了一系列與IP地址相關(guān)的方法，如表13-2所示。03TCP網(wǎng)絡(luò)編程PARTTHREETCP網(wǎng)絡(luò)編程TCP協(xié)議是面向連接的通信協(xié)議，即在傳輸數(shù)據(jù)前先在發(fā)送端和接收端建立邏輯連接，然后再傳輸數(shù)據(jù)，它提供了兩臺計算機(jī)之間可靠無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。在TCP連接中必須要明確客戶端與服務(wù)器端，由客戶端向服務(wù)器端發(fā)出連接請求，每次連接的創(chuàng)建都需要經(jīng)過“三次握手”。TCP網(wǎng)絡(luò)編程第一次握手，客戶端向服務(wù)器端發(fā)出連接請求，等待服務(wù)器端確認(rèn)。第二次握手，服務(wù)器端向客戶端回送一個響應(yīng)，通知客戶端收到了連接請求。第三次握手，客戶端再次向服務(wù)器端發(fā)送確認(rèn)信息，確認(rèn)連接。TCP通信是嚴(yán)格區(qū)分客戶端與服務(wù)器端的，在通信時，必須先由客戶端去連接服務(wù)器端才能實(shí)現(xiàn)通信，服務(wù)器端不可以主動連接客戶端，并且服務(wù)器端程序需要事先啟動，等待客戶端的連接。TCP網(wǎng)絡(luò)編程ServerSocket類在使用TCP協(xié)議編寫Java應(yīng)用程序時，首先需要創(chuàng)建服務(wù)器端程序。JDK的包中提供了一個ServerSocket類，該類有4種構(gòu)造方法，如表13-3所示。TCP網(wǎng)絡(luò)編程TCP網(wǎng)絡(luò)編程ServerSocket類常用的方法如表13-4所示。TCP網(wǎng)絡(luò)編程Socket類ServerSocket類可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)端器程序，但只實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端程序還不能完成通信。此時還需要一個客戶端程序與之交互，為此JDK提供了一個Socket類，用于實(shí)現(xiàn)TCP客戶端程序。TCP網(wǎng)絡(luò)編程Socket類的構(gòu)造方法如表13-5所示。TCP網(wǎng)絡(luò)編程Socket類的常用方法如表13-6所示。TCP網(wǎng)絡(luò)編程Socket類由例13-3和例13-4可知，基于Java的TCP編程的步驟如下：（1）服務(wù)器端創(chuàng)建ServerSocket對象，調(diào)用accept（）方法返回Socket對象。（2）客戶端創(chuàng)建Socket對象，通過端口連接到服務(wù)器端。TCP網(wǎng)絡(luò)編程服務(wù)器端和客戶端的數(shù)據(jù)傳輸如圖13-3所示。TCP網(wǎng)絡(luò)編程多線程的TCP網(wǎng)絡(luò)編程當(dāng)服務(wù)器端在等待客戶端連接時，程序一直處于阻塞狀態(tài)，直到由一個客戶端程序請求服務(wù)器端時才結(jié)束阻塞。這種方式不僅效率低，而且也不符合實(shí)際。服務(wù)器是面向多用戶的，它允許被多個應(yīng)用程序訪問，因此，服務(wù)器端程序應(yīng)該被設(shè)計成多線程程序，一個用戶請求開啟一個線程處理。04UDP編程PARTFOURUDP編程UDP是無連接通信協(xié)議，即在數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端不建立邏輯連接。簡單來說，當(dāng)一臺計算機(jī)向另一臺計算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端不會確認(rèn)接收端是否存在，就會發(fā)出數(shù)據(jù)，同樣接收端在收到數(shù)據(jù)時，也不會向發(fā)送端反饋是否收到數(shù)據(jù)。UDP編程由于使用UDP協(xié)議消耗資源小，通信效率高，所以通常都會用于音頻、視頻和普通數(shù)據(jù)的傳輸，如視頻會議使用UDP協(xié)議。因?yàn)檫@種情況即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包，也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。但是在使用UDP協(xié)議傳送數(shù)據(jù)時，由于UDP的面向無連接性，不能保證數(shù)據(jù)的完整性，因此在傳輸重要數(shù)據(jù)時不建議使用UDP協(xié)議。UDP編程DatagramPacket類UDP是一種面向無連接的協(xié)議，因此，在通信時發(fā)送端和接收端不用建立連接。UDP通信的過程就像是貨運(yùn)公司在兩個碼頭間發(fā)送貨物一樣，在碼頭發(fā)送和接收貨物時都需要使用集裝箱來裝載貨物。UDP通信也是一樣的，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)也需要使用“集裝箱”進(jìn)行打包。UDP編程DatagramPacket類為此JDK在包中提供了DatagramPacket類用來表示“集裝箱”（數(shù)據(jù)報包），該“集裝箱”包含的信息從一臺機(jī)器傳輸?shù)搅硪慌_機(jī)器。從一臺機(jī)器發(fā)送到另一臺機(jī)器的多個“集裝箱”可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達(dá)。DatagramPacket類的構(gòu)造方法如表13-7所示。UDP編程UDP編程JDK除了提供DatagramPacket類的構(gòu)造方法來構(gòu)造一個DatagramPacket實(shí)例，也提供了一些常用的方法，如表13-8所示。UDP編程DatagramSocket類DatagramSocket類用于表示發(fā)送和接收“集裝箱”（數(shù)據(jù)報包）的套接字。數(shù)據(jù)報包套接字是“集裝箱”投遞服務(wù)的發(fā)送或接收點(diǎn)。每個在數(shù)據(jù)報包套接字上發(fā)送或接收的包都是單獨(dú)編址和傳輸?shù)?。從一臺機(jī)器發(fā)送到另一臺機(jī)器的多個“集裝箱”可能選擇不同的路由，也可能按不同的順序到達(dá)。UDP編程DatagramSocket類的構(gòu)造方法如表13-9所示。UDP編程JDK除了提供DatagramSocket類的構(gòu)造方法來構(gòu)造一個DatagramSocket實(shí)例，也提供了一些常用的方法，用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，如表13-10所示。UDP編程UDP網(wǎng)絡(luò)編程前兩節(jié)介紹了在UDP網(wǎng)絡(luò)編程中使用的類，接下來介紹如何實(shí)現(xiàn)UDP編程。在Java中使用UDP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)的基本步驟如下：（1）使用DatagramPacket（）創(chuàng)建要發(fā)送的數(shù)據(jù)包。（2）使用DatagramSocket（）創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包套接字。（3）使用DatagramSocket類的send（）方法發(fā)送數(shù)據(jù)包。UDP編程UDP網(wǎng)絡(luò)編程接收UDP數(shù)據(jù)包的步驟如下：（1）使用DatagramPacket（）創(chuàng)建字節(jié)數(shù)組來接收數(shù)據(jù)包。（2）使用DatagramSocket（）創(chuàng)建數(shù)據(jù)包套接字，并將其綁定到指定的端口。（3）使用DatagramPacket（）類的receive（）方法接收UDP包。編寫程序時，依然需要服務(wù)器端程序和客戶端程序。05廣播數(shù)據(jù)報PARTFIVE廣播數(shù)據(jù)報DatagramSocket類只允許數(shù)據(jù)報包發(fā)送給指定的目標(biāo)地址，如果需要將數(shù)據(jù)報包發(fā)送給多個目標(biāo)地址，則要用到JDK提供的MulticastSocket類，MulticastSocket類是DatagramSocket的子類，它增加了加入和離開組播組的功能。組播組通過一個D類IP地址和一個標(biāo)準(zhǔn)UDP端口號的組合來定義。D類IP地址的范圍是~55，是保留地址，不應(yīng)使用。廣播數(shù)據(jù)報MulticastSocket類的構(gòu)造方法如表13-11所示。廣播數(shù)據(jù)報創(chuàng)建一個MulticastSocket對象后，還需要將該MulticastSocket對象加入指定的多點(diǎn)組播地址。MulticastSocket對象使用joinGroup（）方法來加入指定組；使用leaveGroup（）方法脫離一個組。MulticastSocket類的常用方法如表13-12所示。廣播數(shù)據(jù)報06上機(jī)實(shí)驗(yàn)PARTSIX上機(jī)