Java 網絡編程

網絡編程是指編寫運行在多個設備（計算機）的程序，這些設備都通過網絡連接起來。

java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和接口，它們提供低層次的通信細節(jié)。你可以直接使用這些類和接口，來專注于解決問題，而不用關注通信細節(jié)。

java.net 包中提供了兩種常見的網絡協(xié)議的支持：

• TCP：TCP（英語：Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議） 是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，TCP 層是位于 IP 層之上，應用層之下的中間層。TCP 保障了兩個應用程序之間的可靠通信。通常用于互聯(lián)網協(xié)議，被稱 TCP / IP。

• UDP：UDP （英語：User Datagram Protocol，用戶數(shù)據報協(xié)議），位于 OSI 模型的傳輸層。一個無連接的協(xié)議。提供了應用程序之間要發(fā)送數(shù)據的數(shù)據報。由于UDP缺乏可靠性且屬于無連接協(xié)議，所以應用程序通常必須容許一些丟失、錯誤或重復的數(shù)據包。

本教程主要講解以下兩個主題。

• Socket 編程：這是使用最廣泛的網絡概念，它已被解釋地非常詳細。

• URL 處理：這部分會在另外的篇幅里講，點擊這里更詳細地了解在 Java 語言中的 URL 處理。

Socket 編程

套接字使用TCP提供了兩臺計算機之間的通信機制。 客戶端程序創(chuàng)建一個套接字，并嘗試連接服務器的套接字。

當連接建立時，服務器會創(chuàng)建一個 Socket 對象?？蛻舳撕头掌鳜F(xiàn)在可以通過對 Socket 對象的寫入和讀取來進行通信。

java.net.Socket 類代表一個套接字，并且 java.net.ServerSocket 類為服務器程序提供了一種來監(jiān)聽客戶端，并與他們建立連接的機制。

以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現(xiàn)：

• 服務器示例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。

• 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。

• 服務器正在等待時，一個客戶端示例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。

• Socket 類的構造函數(shù)試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創(chuàng)建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。

• 在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。

連接建立后，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。

TCP 是一個雙向的通信協(xié)議，因此數(shù)據可以通過兩個數(shù)據流在同一時間發(fā)送.以下是一些類提供的一套完整的有用的方法來實現(xiàn) socket。

ServerSocket 類的方法

服務器應用程序通過使用 java.net.ServerSocket 類以獲取一個端口,并且偵聽客戶端請求。

ServerSocket 類有四個構造方法：

創(chuàng)建非綁定服務器套接字。 如果 ServerSocket 構造方法沒有拋出異常，就意味著你的應用程序已經成功綁定到指定的端口，并且偵聽客戶端請求。

這里有一些 ServerSocket 類的常用方法：

Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表客戶端和服務器都用來互相溝通的套接字?？蛻舳艘@取一個 Socket 對象通過示例化 ，而 服務器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的返回值。

Socket 類有五個構造方法.

當 Socket 構造方法返回，并沒有簡單的示例化了一個 Socket 對象，它實際上會嘗試連接到指定的服務器和端口。

下面列出了一些感興趣的方法，注意客戶端和服務器端都有一個 Socket 對象，所以無論客戶端還是服務端都能夠調用這些方法。

InetAddress 類的方法

這個類表示互聯(lián)網協(xié)議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時比較有用的方法：

Socket 客戶端示例

如下的 GreetingClient 是一個客戶端程序，該程序通過 socket 連接到服務器并發(fā)送一個請求，然后等待一個響應。

// 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("連接到主機：" + serverName + " ，端口號：" + port);
         Socket client = new Socket(serverName, port);
         System.out.println("遠程主機地址：" + 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("服務器響應： " + in.readUTF());
         client.close();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

Socket 服務端示例

如下的GreetingServer 程序是一個服務器端應用程序，使用 Socket 來監(jiān)聽一個指定的端口。

// 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("等待遠程連接，端口號為：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
            Socket server = serverSocket.accept();
            System.out.println("遠程主機地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
            System.out.println(in.readUTF());
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            out.writeUTF("謝謝連接我：" + 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.run();
      }catch(IOException e)
      {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

編譯以上兩個 java 文件代碼，并執(zhí)行以下命令來啟動服務，使用端口號為 6066：

$ javac GreetingServer.java 
$ java GreetingServer 6066
等待遠程連接，端口號為：6066...

新開一個命令窗口，執(zhí)行以上命令來開啟客戶端：

$ javac GreetingClient.java 
$ java GreetingClient localhost 6066
連接到主機：localhost ，端口號：6066
遠程主機地址：localhost/127.0.0.1:6066
服務器響應： 謝謝連接我：/127.0.0.1:6066
Goodbye!