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。

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。

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：

序号

方法描述

1

public ServerSocket(int port) throws IOException

创建绑定到特定端口的服务器套接字。

2

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。

3

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。

4

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：

序号

方法描述

1

public int getLocalPort()

返回此套接字在其上侦听的端口。

2

public Socket accept() throws IOException

侦听并接受到此套接字的连接。

3

public void setSoTimeout(int timeout)

通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位。

4

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.

序号

方法描述

1

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。

2

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。

3

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。

4

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。

5

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。

序号

方法描述

1

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。

2

public InetAddress getInetAddress()

返回套接字连接的地址。

3

public int getPort()

返回此套接字连接到的远程端口。

4

public int getLocalPort()

返回此套接字绑定到的本地端口。

5

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。

6

public InputStream getInputStream() throws IOException

返回此套接字的输入流。

7

public OutputStream getOutputStream() throws IOException

返回此套接字的输出流。

8

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：

序号

方法描述

1

static InetAddress getByAddress(byte[] addr)

在给定原始 IP 地址的情况下，返回 InetAddress 对象。

2

static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)

根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。

3

static InetAddress getByName(String host)

在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。

4

String getHostAddress()

返回 IP 地址字符串(以文本表现形式)。

5

String getHostName()

获取此 IP 地址的主机名。

6

static InetAddress getLocalHost()

返回本地主机。

7

String toString()

将此 IP 地址转换为 String。

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();

}

}

}

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!