Java語言課件：第3章 2網(wǎng)絡(luò)編程

1、1第3章 線程和網(wǎng)絡(luò)編程-網(wǎng)絡(luò)編程重點內(nèi)容: 1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程 3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程21、 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)1 通信協(xié)議TCP/IP模型，TCP/IP起源于美國國防部高級研究規(guī)劃署(DARPA)的一項研究計劃實現(xiàn)若干臺主機(jī)的相互通信。現(xiàn)在TCP/IP已成為Internet上通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP模型包括4個層次：與ISO/OSI的7層結(jié)構(gòu)有所簡化。 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)接口1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)3各層所使用的協(xié)議主要有：應(yīng)用層：遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet、文件傳輸協(xié)議FTP、超文本傳輸協(xié)議HTTP、域名服務(wù)DNS、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP3 等。傳

2、輸層：傳輸控制協(xié)議TCP、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)際協(xié)議IP Internet控制報文協(xié)議ICMP、Internet組管理協(xié)議IGMP等。1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)4 TCP協(xié)議TCP（Transmission Control Protocol），指的是傳輸控制協(xié)議，它是主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分組和重組。在簡化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中，它完成傳輸層所指定的功能TCP是一個“可靠的”、面向連結(jié)的傳輸機(jī)制，通過三次握手建立連接。它提供一種可靠的字節(jié)流保證數(shù)據(jù)完整、無損并且按順序到達(dá)1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)5UDP協(xié)議UDP（User Datagram Protocol）指的是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。和TCP一樣都是網(wǎng)絡(luò)傳輸

3、層上的協(xié)議，但與TCP有本質(zhì)的區(qū)別UDP是“不可靠”、無連結(jié)和面向消息的協(xié)議，它使用數(shù)據(jù)報進(jìn)行傳輸1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)62端口端口（Port）可以被理解成計算機(jī)與外界通信交流的窗戶。網(wǎng)絡(luò)上的一臺計算機(jī)可以提供多種服務(wù)，單靠IP地址無法將它們區(qū)別開，所以通過“IP地址+端口號”的形式來區(qū)分不同的服務(wù)端口號是一個整數(shù)，通常范圍在065535。小于1024的端口號一般的分配給特定的服務(wù)協(xié)議的1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)73套接字（socket）的引入為了方便開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，最早由美國佰克利大學(xué)在Unix上推出了一種應(yīng)用程序訪問通信協(xié)議的操作系統(tǒng)調(diào)用socket（套接字）。Socket的出現(xiàn)使程序員可以很方便地訪問

4、TCP/IP，從而開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。隨著Unix的應(yīng)用推廣，套接字在編寫網(wǎng)絡(luò)軟件中得到了極大的普及。后來，套接字又被引進(jìn)了Windows等操作系統(tǒng)中。Java語言也引入了套接字編程模型。1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)8套接字套接字，是支持TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元，可以看成在兩個程序進(jìn)行通訊連接中的一個端點，是連接應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的橋梁，Socket在應(yīng)用程序中創(chuàng)建，通過綁定與網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動建立關(guān)系通常用的TCP/IP協(xié)議的3種套接字類型有 流套接字（SOCK_STREAM）、數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM）、原始套接字（SOCK_RAW）流套接字用于提供面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)數(shù)據(jù)報

5、套接字提供了一種無連接的服務(wù)原始套接字（SOCK_RAW）：原始套接字可以讀寫內(nèi)核沒有處理的IP數(shù)據(jù)包，可以進(jìn)行比較底層的操作。一般的程序也涉及不到原始套接字。1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)9客戶/服務(wù)器模式C/S（Client/Server，客戶機(jī)/服務(wù)器）模式又稱C/S結(jié)構(gòu)，是20世紀(jì)80年代末逐步成長起來的一種模式，是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的一種C/S結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于功能的分布，一些功能放在前端機(jī)（即客戶機(jī)）上執(zhí)行，另一些功能放在后端機(jī)（即服務(wù)器）上執(zhí)行客戶機(jī)/服務(wù)器的通信基于套接字。套接字是internet通信的端點?？梢岳斫鉃槭强蛻魴C(jī)和服務(wù)器之間的兩端在 Berkeley 套接字中，套接字的概念允許單個計

6、算機(jī)同時服務(wù)于很多不同的客戶，并能夠提供不同類型信息的服務(wù)1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)10Java與網(wǎng)絡(luò)Java 通過擴(kuò)展流式輸入/輸出接口和增加在網(wǎng)絡(luò)上建立輸入/輸出對象特性這兩個方法支持 TCP/IPJava 支持TCP和UDP協(xié)議族Java提供的網(wǎng)絡(luò)功能主要有三大類：URL、Socket、DatagramTCP用于網(wǎng)絡(luò)的可靠的流式輸入/輸出。UDP支持更簡單的、快速的、點對點的數(shù)據(jù)報模式1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)11URL類URL 提供了一個相當(dāng)容易理解的形式來唯一確定或?qū)?Internet 上的信息進(jìn)行編址在 Java 的網(wǎng)絡(luò)類庫中，URL 類為用URL在Internet 上獲取信息提供了一個簡單的、簡潔的

7、用戶編程接口（API）URL規(guī)范以四個元素為基礎(chǔ)：所用到的協(xié)議、主機(jī)名或所用主機(jī)的IP地址、端口號、實際的文件路徑如:/home/welcome.html1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)12URL類中常用方法方法名稱方法說明public URL(String addr) throws MalformedURLException創(chuàng)建一個給定資源地址的URL對象，這里，addr應(yīng)是一個合法的URL值。public URL(String protocol,String host, String file) throws MalformedURLException創(chuàng)建一個擁有指定協(xié)議名稱、主機(jī)名、文件名的URL對象p

8、ubic URL(String protocol, String host, int port, String file) throws MaformedURLException創(chuàng)建一個擁有指定協(xié)議名稱、主機(jī)名、端口號、文件名的URL對象public String getProtocol()返回URL中的協(xié)議名稱1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)13方法名稱方法說明public String getHost()返回URL中的主機(jī)名public int getPort()返回URL中的端口號。如果URL中沒有設(shè)定端口號，該函數(shù)返回-1。public String getFile()返回URL中的文件名部分publ

9、ic String getRef()返回URL的引用。public String toString()返回整個URL值URL類中常用方法1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)14URL類舉例 import .*;public class Test public static void main(String args) throws MalformedURLException URL hp = new URL(/download); System.out.println(Protocol: + hp.getProtocol(); System.out.println(Port: + hp.getPort(); Sy

10、stem.out.println(Host: + hp.getHost(); System.out.println(File: + hp.getFile(); System.out.println(Ext: + hp.toExternalForm(); Protocol: httpPort: -1Host: File: /downloadExt:/download1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)15URL類舉例通過URL類我們可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取想要的資源.方法是調(diào)用 URL類中的方法 openConnection(),創(chuàng)建一個URLConnection對象，用該對象創(chuàng)建輸入/輸出流,這樣網(wǎng)絡(luò)上的資源就可以流入本

11、地了.下面來看一個通過URL下載文件的例子:1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)16使用URL下載文件的例子:import java.awt.*;import java.awt.event.*;import .*;import java.io.*;public class Download public static void main(String args) Frame f=new Frame(“程序下載);f.setSize(600,400);f.setLocation(100,100);1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)17Panel p=new Panel(); Label l=new Label(Please inpu

12、t URL:);final TextField tf=new TextField(30);p.add(l);p.add(tf);f.add(p,North);final TextArea ta=new TextArea();f.add(ta,Center);Button btn=new Button(Download);f.add(btn,South);btn.addActionListener(this); 使用URL下載文件的例子:1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)18public void actionPerformed(ActionEvent e) String str=tf.getText();try

13、 URL url=new URL(str); URLConnection urlConn=url.openConnection(); String line=System.getProperty(line.separator); ta.append(Host: +url.getHost(); ta.append(line); ta.append(Port: +url.getPort(); ta.append(line); ta.append(ContentType: +urlConn.getContentType(); ta.append(line); ta.append(ContentLen

14、gth: +urlConn.getContentLength(); InputStream is=urlConn.getInputStream(); FileOutputStream fos=new FileOutputStream(“d.html); int data; while(data=is.read()!=-1) fos.write(data); is.close(); fos.close();catch(Exception ex) ex.printStackTrace(); 使用URL下載文件的例子:1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)19 f.addWindowListener(new Window

15、Adapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0); ); f.show(); 使用URL下載文件的例子:1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)20執(zhí)行結(jié)果:返回使用URL下載文件的例子:1 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)212 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程Java的TCP編程是通過流式套接字實現(xiàn)的。流式套接字用于在主機(jī)和 Internet 之間建立可靠的、雙向的、持續(xù)的、點對點的流式連接。J包中有兩類TCP套接字。一種是服務(wù)器端的套接字serverSocket類 ，另一種是客戶端的套接字Socket類。Socket類：表示雙向連接的客戶端。ServerSock

16、et類：表示雙向連接的服務(wù)端Java實用編程技術(shù)22基于TCP的Socket編程ServerServerSocket(int port)Socket.accept()OutputStreamSocket.getOutputSrteam()InputStreamSocket.getInputStream()Socketclose()ClientSocket(inetAddress Address, int port)OutputStreamSocket.getOutputSrteam()InputStreamSocket.getInputStream()Socketclose()2 基于TCP的

17、網(wǎng)絡(luò)編程23服務(wù)器程序編寫:1.調(diào)用ServerSocket(int port)創(chuàng)建一個服務(wù)器端套接字,并綁定到指定端口上;2.調(diào)用accept(),監(jiān)聽連接請求,如果客戶端請求連接,則接受連接,返回通信套接字.3.調(diào)用Socket類的getOutputStream()和getInputStream()獲取輸出流和輸入流,開始網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受.4.最后關(guān)閉通信套接字.2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程24客戶端程序編寫:1.調(diào)用Socket()創(chuàng)建一個流套接字,并連接到服務(wù)器端;2.調(diào)用Socket類的OutputStream()和getInputStream獲取輸出流和輸入流,開始網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和

18、接受3.最后關(guān)閉通信套接字.2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程25下面是一個典型的創(chuàng)建Server端ServerSocket的過程: ServerSocket server=null;try server=new ServerSocket(4700); /創(chuàng)建一個ServerSocket在端口4700監(jiān)聽客戶請求catch(IOException e)System.out.println(can not listen to :+e);Socket socket=null;try socket=server.accept(); /accept()是一個阻塞的方法，一旦有客戶請求， /它就會返回一個Sock

19、et對象用于同客戶進(jìn)行交互catch(IOException e)System.out.println(Error:+e);2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程26下面是一個典型的創(chuàng)建客戶端Socket的過程:trySocket socket=new Socket( ,4700); /是TCP/IP協(xié)議中默認(rèn)的本 /機(jī)地址catch(IOException e)System.out.println(Error:+e);2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程27import java.io.*;import .*;public class ServerSoc public static void server()try

20、ServerSocket ss=new ServerSocket(6000); System.out.println(“服務(wù)器已經(jīng)啟動”); Socket s=ss.accept(); OutputStream os=s.getOutputStream(); InputStream is=s.getInputStream(); os.write(Hello,welcom you!.getBytes(); byte buf=new byte100; int len=is.read(buf); System.out.println(服務(wù)器收到客戶信息：+ new String(buf,0,len)

21、; os.close(); is.close(); ss.close();catch(Exception ex) ex.printStackTrace(); 2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP通信例子:28import java.io.*;import .*;public class ClientSoc public static void main(String args) client(); public static void client() try Socket s=new Socket(InetAddress.getByName(localhost),6000); OutputStre

22、am os=s.getOutputStream(); InputStream is=s.getInputStream(); os.write(Hello,this is zhangsan.getBytes(); byte buf=new byte100; int len=is.read(buf); System.out.println(客戶收到服務(wù)器信息： “ +new String(buf,0,len); os.close(); is.close(); s.close(); catch(Exception ex) ex.printStackTrace(); 2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP通信

23、例子:29服務(wù)器窗口顯示:服務(wù)器收到客戶信息：Hello,this is zhangsan客戶端窗口顯示:客戶收到服務(wù)器信息： Hello,welcom you!2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP通信例子:30import .*;import java.io.*;public class DemoSocket extends Threadprivate Socket s;public DemoSocket(Socket s)this.s=s; public void run() tryOutputStream os=s.getOutputStream();InputStream is=s.getI

24、nputStream();os.write(Hello,welcom you!.getBytes();byte buf=new byte100;int len=is.read(buf);System.out.println(服務(wù)器端收到客戶端信息： “ + new String(buf,0,len);os.close();is.close();s.close(); catch(Exception ex) ex.printStackTrace(); 2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP多線程編程31public static void server() tryServerSocket ss=new S

25、erverSocket(6000);while(true)Socket s=ss.accept();new DemoSocket(s).start(); catch(Exception ex)ex.printStackTrace(); 2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP多線程編程32public static void client() trySocket s=new Socket(InetAddress.getByName(null),6000);OutputStream os=s.getOutputStream();InputStream is=s.getInputStream(); os.w

26、rite(Hello,this is zhangsan.getBytes();byte buf=new byte100;int len=is.read(buf);System.out.println(客戶端收到服務(wù)器端信息： “ +new String(buf,0,len);os.write(Hello,this is wuxing.getBytes();os.close();is.close();s.close(); catch(Exception ex)ex.printStackTrace(); 2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP多線程編程33public static void main(S

27、tring args) if(args.length0)server();elseclient();2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP多線程編程34服務(wù)器端收到客戶端信息： Hello,this is wuxing服務(wù)器端收到客戶端信息： Hello,this is zhangsan服務(wù)器端收到客戶端信息： Hello,this is wuxing客戶端窗口1顯示:客戶收到服務(wù)器信息： Hello,welcom you!客戶端窗口2顯示:客戶收到服務(wù)器信息： Hello,welcom you!服務(wù)器窗口顯示:2 基于TCP的網(wǎng)絡(luò)編程TCP多線程編程353 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程UDP協(xié)議 UDP是U

28、ser Datagram Protocol的簡稱，是一種無連接的協(xié)議，每個數(shù)據(jù)包都是一個獨立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達(dá)目的地，到達(dá)目的地的時間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的。使用UDP時，每個數(shù)據(jù)包中都給出了完整的地址信息，因此無需要建立發(fā)送方和接收方的連接。但使用UDP傳輸數(shù)據(jù)是有大小限制的，每個被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包必須限定在64 KB之內(nèi)。36基于UDP的Socket編程接收端DatagramSocket(int port)DatagramPacket(byte buf, int length)DatagramSocket.recer

29、ve(DatagramPacket p)DatagramSocketclose()發(fā)送端DatagramSocket()DatagramPacket(bytebuf, int length,InetAddress address,Int port)DatagramSocket.send(DatagramPacket p)DatagramSocketclose()3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程37接收端程序編寫:1.調(diào)用DatagramSocket(int port)創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)報套接字,并綁定到指定端口.2.調(diào)用DatagramPacket(byte buf, int length),創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)

30、組以接收UDP包.3.調(diào)用DatagramSocket類的receive(),接收UDP包.4.最后關(guān)閉數(shù)據(jù)報套接字3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程38發(fā)送端程序編寫:1.調(diào)用DatagramSocket()創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)報套接字.2.調(diào)用DataramPacket(byte buf, int offset, int length,InetAddress address,int port),建立要發(fā)送的UDP包.3.調(diào)用DatagramSocket類的send(),發(fā)送UDP包4.最后關(guān)閉數(shù)據(jù)報套接字.3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程39UDP通信例子:package code;import .*;import

31、 java.io.*;public class UdpDemo public static void main(String args) if(args.length0)recev();elsesen();3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程40public static void recev() try DatagramSocket ds=new DatagramSocket(6000);byte buf=new byte100;DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf,100);ds.receive(dp);System.out.println(“接收端收到：

32、+new String(buf,0,dp.getLength();String str=Welcom you!;DatagramPacket dpSend=new DatagramPacket(str.getBytes(), str.length(), dp.getAddress(),dp.getPort();ds.send(dpSend);ds.close(); catch(Exception ex) ex.printStackTrace(); 3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程UDP通信例子:41public static void sen() tryDatagramSocket ds=new Da

33、tagramSocket();String str=Hello,this is zhangsan;DatagramPacket dp=new DatagramPacket(str.getBytes(), str.length(),InetAddress.getByName(localhost),6000);ds.send(dp);byte buf=new byte100;DatagramPacket dpRecv=new DatagramPacket(buf,100);ds.receive(dpRecv);System.out.println(“發(fā)送端： +new String(buf,0,d

34、pRecv.getLength();ds.close(); catch(Exception ex)ex.printStackTrace(); 3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程UDP通信例子:42接收端顯示:發(fā)送端顯示:發(fā)送端收到： Welcom you!接收端收到： Hello,this is zhangsan3 基于UDP的網(wǎng)絡(luò)編程43一個簡單的企業(yè)內(nèi)部QQ實例該實例是UDP通信協(xié)議的應(yīng)用.該實例有幾個模塊組成:主窗體類:EQ.java數(shù)據(jù)庫操作類:Dao.java用戶管理模塊:UserTreeRanderer.java通信模塊TelFrame.java4445public class EQ ext

35、ends Dialog public static void main(String args) try String laf = preferences.get(lookAndFeel, java默認(rèn)); if (laf.indexOf(當(dāng)前系統(tǒng))-1) UIManager.setLookAndFeel(UIManager. getSystemLookAndFeelClassName(); EQ frame = new EQ(); frame.setVisible(true); frame.SystemTrayInitial();/ 初始化系統(tǒng)欄 frame.server(); frame.checkPlacard(); catch (Exception e) e.printStackTrace();46private void server() / 服務(wù)器啟動方法new Thread(new Runnable() public void run() while (true) if (ss != null) byte buf = new byte4096; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length); try ss.receive(dp); catch (IOException