第13章 Java网络编程.ppt

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1、Java实用教程（第3版）第第13章章 Java网络编程网络编程T13.1 网络程序设计基础网络程序设计基础T13.2 TCP网络编程网络编程T13.3 UDP网络编程网络编程T13.4 URLT13.5 综合实例综合实例Java实用教程（第3版）13.1 网络程序设计基础网络程序设计基础13.1.1 TCP和和UDP要想让处于网络中的主机互相通信，只是知道通信双方地址还是不够的，还必须遵循一定的规则。有两套参考模型：OSI参考模型，TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)。由于OSI参考模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广。这样，TCP/IP协议就成为事实上的国际标准。这里只重点介绍

2、TCP/IP协议的运输层协议。运输层协议中有两个非常重要的协议：传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)，用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。传输控制协议TCP是面向连接的运输层协议。即应用进程(或程序)在使用TCP协议之前，必须先建立TCP连接，在传输完毕后，释放已经建立的连接。利用TCP协议进行通信的两个应用进程，一个是服务器进程。另一个是客户进程。用户数据报协议UDP是面向无连接的运输层协议。即应用进程(或程序)在使用UDP协议之前，不必先建立连接。自然，发送数据结束时也没有连接需要释放。因此，减少了开销和发送数据之前的时

3、延。Java实用教程（第3版）13.1.2 端口和套接字端口和套接字一般情况下，两台主机上都会运行许多进程。当主机A上的进程A1向主机B上的进程B1发送数据时，IP协议根据主机B的IP地址，把进程A1发送的数据送达主机B。接下来传输层TCP需要决定把数据发送到主机中的哪个进程。TCP和UDP都采用端口来区分进程。端口是一种抽象的软件结构(包括一些数据结构和I/O缓冲区），也称为协议端口(protocolport)。端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立，端口使用一个16位的数字来表

4、示，它的范围是065535，1024以下的端口号保留给预定义的服务，用于一些知名的网络服务和应用。例如，http使用80端口，FTP服务的端口号是21。应用程序通过系统调用与某端口建立连接(binding)后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程网络编程两个Java应用程序可通过一个双向的网络通信连接实现数据交换，这个双向链路的一段称为一个Socket(套接字)。Socket通常用来实现Client/Server连接。Socket的出现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用

5、程序。Java语言的基于套接字编程分为服务器编程和客户端编程，其通信模型如图13.1所示。图图13.1基于基于TCP的的Socket通信通信Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程网络编程l服务器程序编写：(1)调用ServerSocket(intport)创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上。(2)调用accept()，监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字。(3)调用Socket类的getOutputStream和getInputStream获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。(4)最后关闭通信套接字。l客户端程序编写：(1)调用Socket

6、()创建一个流套接字，并请求连接到服务器端。(2)调用Socket类的getOutputStream和getInputStream获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。(3)最后关闭通信套接字。Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程网络编程Socket类的对象表示一个Socket。客户端使用Socket类的构造方法，创建一个Socket对象，创建的同时会自动向服务器方发起连接。Socket类的构造方法如下类的构造方法如下：lSocket(Stringhost,intport)throwsUnknownHostException,IOException：功能：向服务器(域名是

7、host。端口号为port)发起TCP连接，若成功，则创建Socket对象，否则抛出异常。lSocket(InetAddressaddress,intport)throwsIOException：功能：同上。只是根据InetAddress对象所表示的IP地址以及端口号port发起连接。lSocket(Stringhost,intport,InetAddresslocalAddr,intlocalPort)throwsIOException：功能：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。Socket会通过调用bind()方法来绑定提供的本地地址及端口。host表示远程主机名，po

8、rt表示远程端口号，localAddr表示要将套接字绑定到的本地地址，localPort表示要将套接字绑定到的本地端口。lSocket(InetAddressaddress,intport,InetAddresslocalAddr,intlocalPort)throwsIOException：Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程网络编程功能：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。Socket会通过调用bind()方法来绑定提供的本地地址及端口。Socket类的常用方法如表13.1所示。方法功能InetAddressgetLocalAddress()返回对方Soc

9、ket中的IP的InetAddress对象intgetLocalPort()返回本地Socket中的端口号InetAddressgetInetAddress()返回对方Socket中IP地址intgetPort()返回对方Socket中的端口号voidclose()throwsIOException关闭Socket，释放资源InputStreamgetInputStream()throwsIOException获取与Socket相关联的字节输入流，用于从Socket中读数据。OutputStreamgetOutputStream()throwsIOException获取与Socket相关联的字

10、节输出流，用于向Socket中写数据。表表13.1 Socket类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程网络编程服务器端需要创建监听特定端口的ServerSocket，ServerSocket等待客户端发起TCP连接，然后返回一个用于与该客户端进行TCP通信的Socket对象。ServerSocket类的构造方法如下：类的构造方法如下：lServerSocket(intport)throwsIOException：功能：创建绑定到特定端口的服务器套接字。连接队列的最大长度是50，当连接队列已满，又有客户端发起连接请求时，服务器将拒绝该连接请求。(连接队列是指已

11、完成TCP三次握手但还没有被accept()取走的TCP连接)lServerSocket(intport,intbacklog)throwsIOException功能：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。backlog表示队列的最大长度。lServerSocket(intport,intbacklog,InetAddressbindAddr)throwsIOException功能：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，bindAddr表示要将服务器绑定到的InetAddress。Java实用教程（第3版）13.2 TCP网络编程

12、网络编程ServerSocket类的常用方法如表13.2所示。方法功能Socketaccept()throwsIOException等待客户端的连接请求，返回与该客户端进行通信用的Socket对象voidsetSoTimeout(inttimeout)throwsSocketException设置accept()方法等待连接的时间为timeout毫秒。若时间已到，还没有客户端连接，则抛出InterruptedIOException异常，accept()方法不再阻塞，该倾听Socket可继续使用。若timeout值为0，则表示accept()永远等待。该方法必须在倾听Socket创建后，在acc

13、ept()之前调用才有效。voidclose()throwsIOException关闭监听SocketInetAddressgetInetAddress()返回此服务器套接字的本地地址intgetLocalPort()返回此套接字在其上监听的端口号SocketAddressgetLocalSocketAddress()返回此套接字绑定的端点的地址表表13.2 ServerSocket类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.2.1 InetAddress类类InetAddress类的对象用于表示IP地址，该类没有明确定义构造方法，常用的方法如表11.3所示。方法功能staticI

14、netAddressgetAllByName(Stringhost)throwsUnknownHostException返回主机名host所对应的所有IP，每一个IP用一个InetAddress对象表示，结果返回的是一个一维的InetAddress数组。staticInetAddressgetByName(Stringhost)throwsUnknownHostException返回主机名host所对应的一个IP。若该主机名对应多个IP，则随机返回其中一个IP，该IP用InetAddress对象表示。staticInetAddressgetLocalHost()throwsUnknownHos

15、tException返回本地主机的IP地址。该IP用InetAddress对象表示。publicbytegetAddress()返回组成该IP地址的四个字节。按网络字节存放，即最高字节放在getAddress()0中。staticInetAddressgetByAddress(byteaddr)throwsUnknownHostException返回由该四个字节组成的IP地址的InetAddress对象。bytegetAddress()返回IP地址的四个字节组成的数组。表表13.3 InetAddress类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.2.1 InetAddress类类

16、【例例13.1】返回域名相应的IP地址，若没有给出域名，则返回本地主机的IP地址。运行程序，在文本框中输入新浪的域名“”，则在列表框中显示新浪的IP地址信息，如图13.2所示。图图13.2 获获取新浪的取新浪的IP地址地址Java实用教程（第3版）13.2.2 TCP通信程序通信程序【例例13.2】一个简单TCP通信程序，客户端程序向服务器程序发送任意的字符串，服务器程序收到后，显示收到的字符串。首先建立一个TCP服务器程序。在这个程序中，创建一个在8866端口上等待连接的ServerSocket对象。当接收到一个客户端的连接请求后，程序从与这个客户建立连接的Socket对象中获得输入流对象。

17、通过输入流读取客户端程序发送的字符串。再建立TCP客户端程序。由于是本地连接，TCP服务器的IP地址是127.0.0.1，客户端需要与通过服务器的8866端口建立连接完成通信，所以在客户端指定要与服务器连接的端口号为8866。同样，客户端利用创建的Socket对象来获得输出流对象。通过输出流向服务器端发送字符串。Java实用教程（第3版）13.2.2 TCP通信程序通信程序运行上面的TCP客户服务器程序。首先在客户端文本框中输入字符串，按下回车键，这些字符串将显示在客户端的窗口上。并且，这些数据将发送给服务器端，服务器端接受到从客户端发送的字符串，将显示在窗口上，如图13.3、图13.4所示。

18、图图13.3服服务务器端器端 图图13.4 客客户户端端Java实用教程（第3版）13.3 UDP网络编程网络编程UDP协议是无连接的协议。客户端的DatagramSocket与服务器端DatagramSocket不存在一一对应关系，两者无须建立连接，就能交换数据报。每个DatagramSocket对象都会与一个本地端口绑定，在此端口监听发送过来的数据报。在服务器程序中，一般由程序显式地为DatagramSocket指定本地端口。在客户程序中，一般由操作系统为DatagramSocket分配本地端口，这种端口也称为匿名端口。lDatagramSocket的构造方法如下：DatagramSock

19、et()throwsSocketException功能：构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。套接字将被绑定到INADDR_ANY地址，IP地址由内核来选择。DatagramSocket(intport)throwsSocketException功能：创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。套接字将被绑定到INADDR_ANY地址，IP地址由内核来选择。DatagramSocket类的常用方法如表13.4所示。Java实用教程（第3版）13.3 UDP网络编程网络编程方法功能voidsend(DatagramPacketp)throwsIOException发送一个U

20、DP数据包。一个UDP数据包就是一个DatagramPacket对象voidreceive(DatagramPacketp)throwsIOException接收一个UDP数据包。一个UDP数据包就是一个DatagramPacket对象voidconnect(InetAddressaddress,intport)将 该 UDPSocket变 成 一 个 连 接 型 的UDPSocketvoiddisconnect()将 该 UDPSocket变 成 一 个 非 连 接 型 的UDPSocketvoidclose()关闭UDPSocket表表13.4 DatagramSocket类类的常用方法的

21、常用方法Java实用教程（第3版）13.3 UDP网络编程网络编程DatagramPacket类的构造方法分为两类：一类是创建DatagramPacket对象用来接收数据报包。另一类是创建的DatagramPacket对象用来发送数据报包。它们的区别是，用于发送数据报包的构造方法需要设定数据报到达的目的地址，若是“连接型”UDP，则不需要设定目的地址，而用于接收数据报包的构造方法无须设定地址。l用于接收数据报包的构造方法如下：DatagramPacket(bytebuf,intlength):功能：由接收缓冲区(byte字节数组与它的长度length)生成一个DatagramPacket对象。

22、buf表示保存传入数据报的缓冲区，length表示要读取的字节数。DatagramPacket(bytebuf,intoffset,intlength):功能：构造DatagramPacket，用来接收长度为length的包，在缓冲区中指定了偏移量。Java实用教程（第3版）13.3 UDP网络编程网络编程l用于发送数据报包的构造方法如下：DatagramPacket(bytebuf,intlength,InetAddressaddress,intport)功能：构造数据报包，用来将长度为length的包发送到指定主机上的指定端口号。length参数必须小于等于buf.length。因为默认时

23、UDPSocket是非连接型，故要在每一个发送用的UDP数据包中，除了含有发送的数据外，还要有接收方的IP地址和端口号。DatagramPacket(bytebuf,intoffset,intlength,InetAddressaddress,intport)功能：构造数据报包，用来将长度为length偏移量为offset的包发送到指定主机上的指定端口号，length参数必须小于等于buf.length。DatagramPacket类的常用方法如表13.5所示。方法功能bytegetData()返回DatagramPacket对象中包含的数据intgetLength()返回发送/接收数据的长度

24、intgetOffset()返回发送/接收数据在byte中的偏移InetAddressgetAddress()返回对方的IP地址。用InetAddress对象表示intgetPort()返回对方的端口号voidsetData(bytebuf,intoffset,intlength)设置该DatagramPacket对象中包含的数据voidsetAddress(InetAddressiaddr)设置该DatagramPacket对象中包含的IP地址voidsetPort(intiport)设置该DatagramPacket对象中包含的端口号表表13.5 DatagramPacket类类的常用方法

25、的常用方法Java实用教程（第3版）13.3.1 UDP通信程序通信程序【例例13.3】一个简单UDP通信程序，客户程序向服务器程序发送任意的字符串，服务器程序收到后，计算字符串的长度并向客户程序回送相同的字符串。首先建立一个UDP服务器程序。在这个程序中，创建了一个在9777端口上等待接收数据报的DatagramSocket对象。当有数据报要接收时，创建一个DatagramPacket对象，接收此数据报。收到后分析数据报，并再次创建一个DatagramPacket对象，回送此数据报。客户端程序创建一个DatagramSocket对象，准备发送数据。创建一个DatagramPacket对象把要

26、发送的数据打包成一个数据包，并在数据包中写明要发送给远程服务器的IP地址与端口号。Java实用教程（第3版）13.3.1 UDP通信程序通信程序运行上面的UDP客户服务器程序。客户程序向服务器程序发送数据包，服务器接收此数据报包，显示收到的字符串内容，以及客户机的IP地址和端口号，如图13.5、图13.6所示。图图13.5 服服务务器端器端 图图13.6 客客户户端端Java实用教程（第3版）13.3.2组播组播组播地址只能用作目的地址。若客户端对某一个组感兴趣，则可加入该组，成为该组中的一员。以后发送到该组的UDP数据报包，都自动传送到该组中的所有成员。客户端可以随时离开所加入的组，从而不再

27、成为其中的一员，当然也就收不到发到该组的UDP数据报包了。Java对组播有良好的支持，相关的类是.MulticastSocket类。.MulticastSocket类的对象，代表一个组播Socket，可以发送和接收组播包。其实.MulticastSocket类是.DatagramSocket类的子类，只是增加了支持组播功能，因此DatagramSocket类中方法都可以使用。组播包就是一个UDP数据报包。lMulticastSocket的构造方法如下：MulticastSocket()throwsIOException功能：创建一个组播Socket。MulticastSocket(intpor

28、t)throwsIOException功能：在指定端口上创建一个组播Socket。Java实用教程（第3版）13.3.2组播组播方法功能voidjoinGroup(InetAddressmcastaddr)throwsIOException加入一个组，组地址是mcastaddrvoidleaveGroup(InetAddressmcastaddr)throwsIOException离开一个组,组地址是mcastaddrvoidsend(DatagramPacketp,bytettl)throwsIOException发送数据报包p，其生存期为ttl，通常是数据报包经过的路由器个数。voidse

29、tTimeToLive(intttl)throwsIOException设置组播数据包的生存期，0=ttl=255。若ttl为2，则表示最多经过2个路由器，否则数据报包被丢弃。表13.6列出了MulticastSocket类的常用方法。表表13.6 MulticastSocket类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.3.2组播组播【例例13.4】一个组播程序。程序创建一个组播组，其组播地址为226.1.1.6，接收组播包的端口号是8888。服务器不断向组发送数据报包，组中成员(客户端程序)不断接收组播包，并将内容在屏幕上显示出来。运行上面的组播程序。首先运行客户端程序，再运行

30、服务器程序。其运行结果在各自的界面上显示，如图13.7、图13.8所示。图图13.7服服务务器端器端 图图13.8 客客户户端端Java实用教程（第3版）13.4 URL13.4.1 URL类类类.URL代表一个统一资源定位符，它是指向互联网资源的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更为复杂的对象的引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。lURL类的构造方法如下：URL(Stringspec)throwsMalformedURLException：功能：由一个表示URL地址的字符串构造一个URL对象。URL(Stringprotocol,Stringhost,intport,Stringf

31、ile)hrowsMalformedURLException功能：根据指定protocol、host、port号和file创建URL对象。URL类的常用方法如表13.7所示。方法功能URLConnectionopenConnection()throwsIOException创建并返回一个URLConnection对象，它表示到URL所引用的远程对象的连接。finalInputStreamopenStream()throwsIOException打开一个连接到该URL的InputStream的对象，通过该对象，可从URL中读取Web页面内容。finalObjectgetContent()thro

32、wsIOException获取此URL的内容。表表13.7 URL类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.4.1 URL类类【例例13.5】创建一个URL对象，通过URL，读取网页内容。运行程序，在地址栏中输入要访问的网址，例如谷歌的首页地址“http:/ 使用使用URLJava实用教程（第3版）13.4.2 URLConnetction类类有时，需要通过URL进行读写操作，这时使用URLConnection就比较方便了，该类的对象表示一个URL的连接，通常由URL对象调用openConnection()来获得。lURLConnection的构造方法如下：protectedUR

33、LConnection(URLurl)：构造一个到指定URL的URL连接。URLConnection类的常用方法如表13.8所示。方法功能InputStreamgetInputStream()throwsIOException打开一个连接到该URL的InputStream的对象，通过该对象，可从URL中读取Web页面内容。OutputStreamgetOutputStream()throwsIOException生成一个向该连接写入数据的OutputStream对象。voidsetDoInput(Booleandoinput)若参数doinput是true，表示通过该URLConnection

34、进行读操作，即从服务器读取页面内容。默认情况是true，用时读取内容。voidsetDoOutput(Booleandooutput)若参数dooutput是true，表示通过该URLConnection进行写操作。即向服务器上的CGI程序(如ASP程序、JSP程序等)上传内容，默认是false。abstractvoidconnect()throwsIOException向URL对象所表示的资源发起连接。若已存在这样的连接，则该方法不做任何动作。StringgetHeaderFieldKey(intn)返回HTTP响应头中第n个域的“名-值”对中“名”这一部分内容，n从1开始。Stringge

35、tHeaderField(intn)返回HTTP响应头中第n个域的“名-值”对中“值”这一部分的内容，n从1开始。表表13.8 URLConnection类类的常用方法的常用方法Java实用教程（第3版）13.4.2 URLConnetction类类【例例13.6】创建URL和URLConnection对象，通过URLConnection获取网页信息。运行程序，在地址栏中输入要访问的网址，例如百度的首页地址“http:/ 使用使用URLConnectionJava实用教程（第3版）13.5 综合实例综合实例思路分析思路分析：要实现多人同时聊天，首先服务器端要使用多线程的方式，服务器端的主进程不断监听客户端发起的连接。如果监听到客户端发起的连接请求，服务器端接收此连接请求，并创建一个从属进程接受客户端发送过来的数据。接收到数据之后，再转发到所有的客户端。首先运行服务器程序ChatServer.java，接着启动两个客户端程序，出现两个客户端窗口。两个客户端之间就可以互相发送数据。在各自的窗口上显示发送的数据和接收的数据，如图13.11、图13.12所示。图图13.11 一个客一个客户户端端(1)图图13.12 一个客一个客户户端端(2)