Java 网络编程API以及实例

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-15 06:42 219阅读 0赞

## Java 网络编程 ##

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。

本教程主要讲解以下两个主题。

*  Socket 编程: 这是使用最广泛的网络概念，它已被解释地非常详细
 *  URL 处理: 这部分会在另外的篇幅里讲，点击这里更详细地了解在[Java语言中的URL处理][Java_URL]。

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## 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。

TCP是一个双向的通信协议，因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送.以下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现sockets。

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## 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：

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。

这里有一些ServerSocket类的常用方法：

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## 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.

<table style="margin:4px 0px; padding:0px; width:818px; table-layout:fixed; border-collapse:collapse; border-spacing:0px"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 序号</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px; text-align:center"> 方法描述</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 1</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 2</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 3</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 4</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 5</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public Socket() 通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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。

下面列出了一些感兴趣的方法，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。

<table style="margin:4px 0px; padding:0px; width:818px; table-layout:fixed; border-collapse:collapse; border-spacing:0px"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 序号</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px; text-align:center"> 方法描述</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 1</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 2</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public InetAddress getInetAddress() &nbsp;返回套接字连接的地址。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 3</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public int getPort() 返回此套接字连接到的远程端口。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 4</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 5</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 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&nbsp;null。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 6</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的输入流。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 7</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的输出流。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 8</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> public void close() throws IOException 关闭此套接字。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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## 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：

<table style="margin:4px 0px; padding:0px; width:818px; table-layout:fixed; border-collapse:collapse; border-spacing:0px"> 
 <tbody style="margin:0px; padding:0px"> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 序号</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px; text-align:center"> 方法描述</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 1</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在给定原始 IP 地址的情况下，返回&nbsp;InetAddress&nbsp;对象。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 2</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 3</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> static InetAddress getByName(String host) 在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 4</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> String getHostAddress()&nbsp; 返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 5</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> String getHostName()&nbsp; &nbsp;获取此 IP 地址的主机名。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px; background-color:rgb(239,239,239)"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 6</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> static InetAddress getLocalHost() 返回本地主机。</td> 
 </tr> 
 <tr style="margin:0px; padding:0px"> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> 7</td> 
 <td style="margin:0px; padding:7px 5px; min-width:40px; height:30px; border:1px solid rgb(221,221,221); vertical-align:top; font-size:14px"> String toString() 将此 IP 地址转换为&nbsp;String。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

--------------------

## 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。

// 文件名 GreetingClient.java
    
    import java.net.*;
    import java.io.*;
     
    public class GreetingClient
    {
       public static void main(String [] args)
       {
          String serverName = args[0];
          int port = Integer.parseInt(args[1]);
          try
          {
             System.out.println("Connecting to " + serverName
                                 + " on port " + port);
             Socket client = new Socket(serverName, port);
             System.out.println("Just connected to "
                          + client.getRemoteSocketAddress());
             OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
             DataOutputStream out =
                           new DataOutputStream(outToServer);
     
             out.writeUTF("Hello from "
                          + client.getLocalSocketAddress());
             InputStream inFromServer = client.getInputStream();
             DataInputStream in =
                            new DataInputStream(inFromServer);
             System.out.println("Server says " + in.readUTF());
             client.close();
          }catch(IOException e)
          {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }

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## 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。

// 文件名 GreetingServer.java
    
    import java.net.*;
    import java.io.*;
    
    public class GreetingServer extends Thread
    {
       private ServerSocket serverSocket;
       
       public GreetingServer(int port) throws IOException
       {
          serverSocket = new ServerSocket(port);
          serverSocket.setSoTimeout(10000);
       }
    
       public void run()
       {
          while(true)
          {
             try
             {
                System.out.println("Waiting for client on port " +
                serverSocket.getLocalPort() + "...");
                Socket server = serverSocket.accept();
                System.out.println("Just connected to "
                      + server.getRemoteSocketAddress());
                DataInputStream in =
                      new DataInputStream(server.getInputStream());
                System.out.println(in.readUTF());
                DataOutputStream out =
                     new DataOutputStream(server.getOutputStream());
                out.writeUTF("Thank you for connecting to "
                  + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
                server.close();
             }catch(SocketTimeoutException s)
             {
                System.out.println("Socket timed out!");
                break;
             }catch(IOException e)
             {
                e.printStackTrace();
                break;
             }
          }
       }
       public static void main(String [] args)
       {
          int port = Integer.parseInt(args[0]);
          try
          {
             Thread t = new GreetingServer(port);
             t.start();
          }catch(IOException e)
          {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }

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

$ java GreetingServer 6066
    Waiting for client on port 6066...

像下面一样开启客户端：

$ java GreetingClient localhost 6066
    Connecting to localhost on port 6066
    Just connected to localhost/127.0.0.1:6066
    Server says Thank you for connecting to /127.0.0.1:6066
    Goodbye!

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