网络编程

2021-05-04

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。

网络编程

网络编程概述

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（英语：Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，TCP 层是位于 IP 层之上，应用层之下的中间层。TCP 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 （英语：User Datagram Protocol，用户数据报协议），位于 OSI 模型的传输层。一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送数据的数据报。由于UDP缺乏可靠性且属于无连接协议，所以应用程序通常必须容许一些丢失、错误或重复的数据包。

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。

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 socket。

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：

public ServerSocket(int port) throws IOException
//创建绑定到特定端口的服务器套接字。
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException
//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。
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException
//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。
public ServerSocket() throws IOException
//创建非绑定服务器套接字。

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：

public int getLocalPort()
//返回此套接字在其上侦听的端口。
public Socket accept() throws IOException
//侦听并接受到此套接字的连接。
public void setSoTimeout(int timeout)
//通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。
public void bind(SocketAddress host, int backlog)
//将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）。

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.

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。
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。
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。
public Socket()
//通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

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。

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。
public InetAddress getInetAddress()
//返回套接字连接的地址。
public int getPort()
//返回此套接字连接到的远程端口
public int getLocalPort()
//返回此套接字绑定到的本地端口。 
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 null。
public InputStream getInputStream() throws IOException
//返回此套接字的输入流。
public OutputStream getOutputStream() throws IOException
//返回此套接字的输出流。
public void close() throws IOException
//关闭此套接字。

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：

static InetAddress getByAddress(byte[] addr)
//在给定原始 IP 地址的情况下，返回 InetAddress 对象。
static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)
//根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。
static InetAddress getByName(String host)
//在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。
String getHostAddress() 
//返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）。
String getHostName() 
//获取此 IP 地址的主机名。
static InetAddress getLocalHost()
//返回本地主机。
String toString()
//将此 IP 地址转换为 String。

Socket 使用规范

服务器端ServerSocket

import java.net.*;
import java.io.*;
public class TestServerSocket{
        public static void main(String args[]) throws Exception{
                ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
                /*创建一个ServerSocket对象时往往会给它指定一个端口号
                指定端口号的意思是这个new出来的ServerSocket对象要使用的
                是哪一个端口号，通过哪一个端口号来监听客户端的连接
                因此指定一个端口号的意义就是为了告诉计算机ServerSocket对象
                在哪个地方监听客户端的连接*/
                /*服务器端接收客户端连接的请求是不间断地接收的，所以服务器端的
                编程一般都是死循环，永不休止地运行着。*/
                while(true){
                            Socket s = ss.accept();
                            /*在服务器端调用accept()方法接受客户端的连接对象,accept()方法是
                            一个阻塞式方法，一直在傻傻地等待着是否有客户端申请连接上来
                            然后服务器端的Socket插座就和客户端的Socket插座建立了连接了*/
                            /*客户端能否连接上服务器端，取决于服务器端是否接受客户端的连接请求
                            如果接受了客户端的连接请求，那么在服务器端就安装上一个Socket插座
                            通过这个插座与连接上的客户端就可以建立连接，互相通信了*/
                            System.out.println("A Client Connected!");
                            /*使用InputStream流接收从客户端发送过来的信息，使用DataInputStream数据流处理接收到的信息*/
                DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
                            /*使用readUTF(方法将接收到的信息全部读取出来，存储到变量str里面
                            readUTF()方法也是一个阻塞式方法，会傻傻地等待客户端发送信息过来，然后将接收到的信息读取出来
                            如果客户端不写东西过来，它就一直在服务器端傻傻地等待着，直到客户端写东西过来为止
                            堵塞式的方法效率往往是不高的,比如说一个客户端连接上来了，但是它迟迟不发送信息，
                            那么服务器端的程序就阻塞住了，这样另外一个客户端就连接不上来了，因为另外一个客户端要想连接
                            上服务器端，就必须得在服务器端调用accept()方法，可accept()方法必须得在下一次循环时才能够被
                            调用，现在服务器端的程序运行到调用readUTF()这个方法时就阻塞住了，它要等待着已经连接上来的
                            那个客户端发送信息过来后将信息读取出来，如果客户端一直不发信息到服务器端，那么readUTF()方法
                            就一直无法读取到信息，那么服务器端的程序会阻塞在这里，无法进行下次循环，这样其他的客户端就
                            无法连接到服务器端了*/
                            String str = dis.readUTF();
                            System.out.println(str);
                    }
            }
    }

客户端Socket

import java.net.*;
import java.io.*;
public class TestClientSocket{
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        Socket s = new Socket("127.0.0.1",6666);
        /*Client申请连接到Server端上*/
        /*连接上服务器端以后，就可以向服务器端输出信息和接收从服务器端返回的信息
        输出信息和接收返回信息都要使用流式的输入输出原理进行信息的处理*/
        /*这里是使用输出流OutputStream向服务器端输出信息*/
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
        Thread.sleep(30000);/*客户端睡眠30秒后再向服务器端发送信息*/
        dos.writeUTF("Hello Server!");
    }
}

客户端通过端口6666向服务器端请求连接，服务器端接受客户端的连接请求以后，就在服务器端上安装一个Socket，然后让这个Socket与客户端的Socket连接，这样服务器端就可以与客户端互相通信了，当有另外一个客户端申请连接时，服务器端接受了以后，又会安装另外一个Socket与这个客户端的Socket进行连接。