Java程序設(shè)計Java網(wǎng)絡(luò)編程

Java高級程序設(shè)計第7章Java網(wǎng)絡(luò)編程7.1應(yīng)用場景 7.2有關(guān)知識

7.3實施過程 7.4拓展知識

7.5拓展訓練 7.6課后小結(jié)

7.7課后習題 7.8上機實訓7.1應(yīng)用場景網(wǎng)絡(luò)編程就是在兩個或兩個以上地設(shè)備(例如計算機)之間傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)是當前一種主流地編程技術(shù),隨著互聯(lián)網(wǎng)地逐步增強以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序地大量出現(xiàn),所以在實際地開發(fā)網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)獲得了大量地使用。1.當我們得到一個URL對象后,就可以通過它讀取指定地資源。通過URL地方法openStream(),我們只能從網(wǎng)絡(luò)上讀取數(shù)據(jù),通過URLConnection可向服務(wù)器端地CGI程序發(fā)送一些數(shù)據(jù)。,FTP等標準化地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都是基于TCP協(xié)議地,所以本質(zhì)上講URL編程也是基于TCP地一種應(yīng)用2.客戶端上傳本地一個文本文件到服務(wù)器端,服務(wù)器端將客戶端上傳地文本保存在另一個文本文件,保存完成后對客戶端發(fā)送一個"完成保存"地地通知,客戶端顯示服務(wù)器返回地信息并斷開與服務(wù)器地連接,至此整個通信結(jié)束。QQ,MSN都使用了Socket有關(guān)地技術(shù)。3.在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量令不十分滿意地環(huán)境下,UDP協(xié)議數(shù)據(jù)包丟失會比較嚴重。但是由于UDP地特性:它不屬于連接型協(xié)議,因而具有資源消耗小,處理速度快地優(yōu)點,所以通常音頻,視頻與普通數(shù)據(jù)在傳送時使用UDP較多,因為它們即使偶爾丟失一兩個數(shù)據(jù)包,也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響。比如聊天用地ICQ與OICQ就是使用地UDP協(xié)議。Java所提供地網(wǎng)絡(luò)功能可大致分為以下三大類。（1）URL與URLConnectio。這是三大類功能最高級地一種。通過URL網(wǎng)絡(luò)資源表達方式,可以確定了網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)地位置。利用URL表示與建立,Java程序可以直接讀入網(wǎng)絡(luò)上地數(shù)據(jù),或把自己地數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)地另一端。（2）Socket與ServerSocket。又稱套接字,用于描述IP地址與端口。在客戶/服務(wù)器,當客戶機運行地應(yīng)用程序（如瀏覽器）需要訪問網(wǎng)絡(luò)地服務(wù)器時,客戶機會被臨時分配一個Socket,然后它會通過服務(wù)器地Socket向服務(wù)器發(fā)出請求。換句話講,網(wǎng)絡(luò)地數(shù)據(jù)發(fā)送與接收都是通過Socket來完成地,Socket就像一個文件句柄（讀寫文件時地一個唯一地順序號）,用戶可以通過讀寫Socket來完成客戶機/服務(wù)器直接地通信。（3）DatagramSocket與DatagramPacket。Datagram是這些功能最低級地一種。其它網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送方式都假想在程序執(zhí)行時建立一條安全穩(wěn)定地通道,但是Datagram方式傳送數(shù)據(jù)時,只是把數(shù)據(jù)地目地地記錄在數(shù)據(jù)包,然后就直接放在網(wǎng)絡(luò)上進行傳輸,系統(tǒng)不保證數(shù)據(jù)一定能夠安全送到,也不能確定什么時候可以送到。也就是說,Datagram不能保證傳送質(zhì)量。Java有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程方面地功能都定義在java.包。程序員所作地事情就是把數(shù)據(jù)發(fā)送到指定地位置,或者接收到指定地數(shù)據(jù),這個就是狹義地網(wǎng)絡(luò)編程范疇。在發(fā)送與接收數(shù)據(jù)時,大部分地程序設(shè)計語言都設(shè)計了專門地API實現(xiàn)這些功能,程序員只需要調(diào)用即可。7.2有關(guān)知識 7.2.1網(wǎng)絡(luò)編程有關(guān)知識 7.2.2網(wǎng)絡(luò)通訊方式 7.3.3有關(guān)包與類7.2.1網(wǎng)絡(luò)編程有關(guān)知識網(wǎng)絡(luò)編程地目地就是指直接或間接地通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與其它計算機進行通訊。網(wǎng)絡(luò)編程有兩個主要地問題,一個是如何準確地定位網(wǎng)絡(luò)上一臺或多臺主機,另一個就是找到主機后如何可靠高效地進行數(shù)據(jù)傳輸。在TCP/IP協(xié)議IP層主要負責網(wǎng)絡(luò)主機地定位,數(shù)據(jù)傳輸?shù)芈酚?由IP地址可以唯一地確定Inter上地一臺主機。而TCP層則提供面向應(yīng)用地可靠地或非可靠地數(shù)據(jù)傳輸機制,這是網(wǎng)絡(luò)編程地主要對象,一般不需要關(guān)心IP層是如何處理數(shù)據(jù)地。目前較為流行地網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶機/服務(wù)器（Client/Server結(jié)構(gòu),簡稱C/S）結(jié)構(gòu)。即通信雙方一方作為服務(wù)器等待客戶提出請求并予以響應(yīng)?？蛻魟t在需要服務(wù)時向服務(wù)器提出申請。服務(wù)器一般作為守護進程始終運行,監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口,一旦有客戶請求,就會啟動一個服務(wù)進程來響應(yīng)該客戶,同時自己繼續(xù)監(jiān)聽服務(wù)端口,使后來地客戶也能及時得到服務(wù)。例如QQ程序,每個QQ用戶安裝地都是QQ客戶端程序,而QQ服務(wù)器端程序則運行在騰訊公司地機房,為大量地QQ用戶提供服務(wù)。

其實在運行很多程序時,沒有必要使用專用地客戶端,而需要使用通用地客戶端,例如瀏覽器,使用瀏覽器作為客戶端地結(jié)構(gòu)被稱作瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server結(jié)構(gòu),簡稱為B/S）結(jié)構(gòu)。使用B/S結(jié)構(gòu)地程序,在開發(fā)時只需要開發(fā)服務(wù)器端即可,這種結(jié)構(gòu)地優(yōu)勢在于開發(fā)地壓力比較小,不需要維護客戶端。但是這種結(jié)構(gòu)也存在著很多不足,例如瀏覽器地限制比較大,表現(xiàn)力不強,無法進行系統(tǒng)級操作等。

總之C/S結(jié)構(gòu)與B/S結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)編程常見地兩種結(jié)構(gòu),B/S結(jié)構(gòu)其實也就是一種特殊地C/S結(jié)構(gòu)。

另外簡單地介紹一下P2P(PointtoPoint)程序,常見地如BT,電驢等。P2P程序是一種特殊地程序,應(yīng)該一個P2P程序既包含客戶端程序,也包含服務(wù)器端程序,例如BT,使用客戶端程序部分連接其它地種子(服務(wù)器端),而使用服務(wù)器端向其它地BT客戶端傳輸數(shù)據(jù)。如果這個還不是很清楚,其實P2P程序與手機是一樣地,當手機撥打電話時就是使用客戶端地作用,而手機處于待機狀態(tài)時,可以接收到其它用戶撥打地電話則起地就是服務(wù)器端地功能,只是一般地手機不能同時使用撥打電話與接聽電話地功能,而P2P程序?qū)崿F(xiàn)了該功能。7.2.2網(wǎng)絡(luò)通訊方式在現(xiàn)有地網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)通訊地方式主要有兩種:1,TCP(TransferControlProtocol,傳輸控制協(xié)議)方式2,UDP(UserDatagramProtocol,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)方式TCP是一種面向連接,可靠地傳輸?shù)貐f(xié)議。通過TCP協(xié)議傳輸,得到地是一個順序地無差錯地數(shù)據(jù)流。發(fā)送方與接收方地成對地兩個socket之間需要建立連接,以便在TCP協(xié)議地基礎(chǔ)上進行通信,當一個socket（通常都是serversocket）等待建立連接時,另一個socket可以要求進行連接,一旦這兩個socket連接起來,它們就可以進行雙向數(shù)據(jù)傳輸,雙方都可以進行發(fā)送或接收操作。UDP是一種無連接地,不可靠地協(xié)議。每個數(shù)據(jù)報都是一個獨立地信息,包括完整地源地址或目地地址,它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能地路徑傳往目地地,因此能否到達目地地,到達目地地地時間以及內(nèi)容地正確性都是不能被保證地。在網(wǎng)絡(luò)通訊,TCP方式就類似于撥打電話,使用該種方式進行網(wǎng)絡(luò)通訊時,需要建立專門地虛擬連接,然后進行可靠地數(shù)據(jù)傳輸,如果數(shù)據(jù)發(fā)送失敗,則客戶端會自動重發(fā)該數(shù)據(jù)。而UDP方式就類似于發(fā)送短信,使用這種方式進行網(wǎng)絡(luò)通訊時,不需要建立專門地虛擬連接,傳輸也不是很可靠,如果發(fā)送失敗則客戶端無法獲得。這兩種傳輸方式都是實際地網(wǎng)絡(luò)編程進行使用,重要地數(shù)據(jù)一般使用TCP方式進行數(shù)據(jù)傳輸,而大量地非核心數(shù)據(jù)則都通過UDP方式進行傳遞,在一些程序甚至結(jié)合使用這兩種方式進行數(shù)據(jù)地傳遞。由于TCP需要建立專用地虛擬連接以及確認傳輸是否正確,所以使用TCP方式地速度稍微慢一些,而且傳輸時產(chǎn)生地數(shù)據(jù)量要比UDP稍微大一些。7.3.3有關(guān)包與類與網(wǎng)絡(luò)編程有關(guān)地基本API位于java.包,該包包含了基本地網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn),該包是網(wǎng)絡(luò)編程地基礎(chǔ)。該包既包含基礎(chǔ)地網(wǎng)絡(luò)編程類,也包含封裝后地專門處理WEB有關(guān)地處理類。如圖7-1所示 7.3實施過程7.3.1基于URL編程7.3.2基于TCP編程7.3.3基于UDP編程7.3.1基于URL編程 1.URL一致資源定位器URL(UniformResourceLocator)是一致資源定位器地簡稱,它表示Inter上某一資源地地址。通過URL我們可以訪問Inter上地各種網(wǎng)絡(luò)資源,比如最常見地,FTP站點。瀏覽器通過解析給定地URL可以在網(wǎng)絡(luò)上查找相應(yīng)地文件或其它資源。2.URL地組成protocol://resourceName協(xié)議名（protocol）指明獲取資源所使用地傳輸協(xié)議,如http,ftp,gopher,file等,資源名（resourceName）則應(yīng)該是資源地完整地址,包括主機名,端口號,文件名或文件內(nèi)部地一個引用。例如:http://.sun./協(xié)議名://主機名http://home.scape./home/wele.html協(xié)議名://機器名＋文件名http://.gamelan.:80/Gamelan/work.html#BOTTOM協(xié)議名://機器名＋端口號＋文件名＋內(nèi)部引用。3.URL類java.實現(xiàn)了類URL。（1）publicURL(Stringspec);通過一個表示URL地址地字符串可以構(gòu)造一個URL對象。URLurlBase=newURL("http://.263./")

（2）publicURL(URLcontext,Stringspec);通過基URL與相對URL構(gòu)造一個URL對象。URL263=newURL("http://.263./");URLindex263=newURL(263,"index.html")（3）publicURL(Stringprotocol,Stringhost,Stringfile);newURL("http",".gamelan.","/pages/Gamelan..html");（4）publicURL(Stringprotocol,Stringhost,intport,Stringfile);URLgamelan=newURL("http",".gamelan.",80,"Pages/Gamelan.work.html");注意:類URL地構(gòu)造方法都聲明拋棄非運行時例外（MalformedURLException）,因此生成URL對象時,我們需要要對這一例外進行處理,通常是用try-catch語句進行捕獲。格式如下: 7.3.1基于TCP編程1.Socket通訊網(wǎng)絡(luò)上地兩個程序通過一個雙向地通訊連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)地交換,這個雙向鏈路地一端稱為一個Socket。Socket通常用來實現(xiàn)客戶機與服務(wù)器地連接。Socket是TCP/IP協(xié)議地一個十分流行地編程界面,一個Socket由一個IP地址與一個端口號唯一確定。在傳統(tǒng)地UNIX環(huán)境下可以操作TCP/IP協(xié)議地接口不止Socket一個,Socket所支持地協(xié)議種類也不光TCP/IP一種,因此兩者之間是沒有必然聯(lián)系地。在Java環(huán)境下,Socket編程主要是指基于TCP/IP協(xié)議地網(wǎng)絡(luò)編程。2.有關(guān)類（1）Socket類Socket(套接字):代表一個IP與port組合,也就是兩個程序地連接。Socket地作用:獲取輸入輸出流類地作用:用于向服務(wù)端發(fā)送請求,通過ip與port請求建立連接構(gòu)造方法 通過IP與port請求與B程序建立連接通過IP地址(字符串)與端口構(gòu)造 7.3.3基于UDP編程1.UDP協(xié)議 UDP方式地網(wǎng)絡(luò)編程也在Java語言獲得了良好地支持,由于其在傳輸數(shù)據(jù)地過程不需要建立專用地連接等特點,所以在JavaAPI設(shè)計地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)與TCP方式不太一樣。UDP是無連接地,不可靠地,無序地,速度快。進行數(shù)據(jù)傳輸時,首先將要傳輸?shù)財?shù)據(jù)定義成數(shù)據(jù)報（Datagram）,大小限制在64k,在數(shù)據(jù)報指明數(shù)據(jù)索要達到地Socket（主機地址與端口號）,然后再將數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。7.4拓展知識為了一步一步地掌握網(wǎng)絡(luò)編程,下面再研究網(wǎng)絡(luò)編程地兩個基本問題,通過解決這兩個問題將對網(wǎng)絡(luò)編程地認識深入一層。1,如何復用Socket連接？在前面地示例,客戶端建立了一次連接,只發(fā)送一次數(shù)據(jù)就關(guān)閉了,這就相當于撥打電話時,電話打通了只對話一次就關(guān)閉了,其實更加常用地應(yīng)該是撥通一次電話以后多次對話,這就是復用客戶端連接。那么如何實現(xiàn)建立一次連接,進行多次數(shù)據(jù)交換呢？其實很簡單,建立連接以后,將數(shù)據(jù)交換地邏輯寫到一個循環(huán)就可以了。這樣只要循環(huán)不結(jié)束則連接就不會被關(guān)閉。按照這種思路,可以改造一下上面地代碼,讓該程序可以在建立連接一次以后,發(fā)送三次數(shù)據(jù),當然這里地次數(shù)也可以是多次,示例代碼如下:7.5拓展訓練任務(wù)四完成UDP多播傳輸MultiSender.java

package.longation;importjava..*;importjava.util.Scanner;publicclassMultiSender{ publicstaticvoidmain(String[]args){ try{ //1.載入信息,從鍵盤輸入 Scannersc=newScanner(System.in); System.out.println("請輸入要發(fā)送地信息:"); Stringmsg=sc.nextLine(); //2.創(chuàng)建數(shù)據(jù)報 IAddressaddress=IAddress.getByName(""); byte[]bs=msg.getBytes(); DatagramPacketdp=newDatagramPacket(bs,bs.length,address,8989); //3.通過MultiSocket發(fā)送數(shù)據(jù)報 MulticastSocketms=newMulticastSocket(); ms.joinGroup(address); ms.send(dp); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); } }}7.6課后小結(jié)1.URL傳輸。URL（UniformResoureLocator:統(tǒng)一資源定位器）是頁地地址,它從左到右由下述部分組成:Inter資源類型（scheme）:指出客戶程序用來操作地工具。如"http://"表示服務(wù)器,"ftp://"表示FTP服務(wù)器,"gopher://"表示Gopher服務(wù)器,而"new:"表示Newgroup新聞組。服務(wù)器地址（host）:指出頁所在地服務(wù)器域名。端口（port）:有時（并非總是這樣）,對某些資源地訪問來說,需給出相應(yīng)地服務(wù)器提供端口號。路徑（path）:指明服務(wù)器上某資源地位置（其格式與DOS系統(tǒng)地格式一樣,通常有目錄/子目錄/文件名這樣結(jié)構(gòu)組成）。與端口一樣,路徑并非總是需要地。URL地址格式排列為:scheme://host:port/path,例如http://.sohu2.TCP傳輸。兩個端點地建立連接后會有一個傳輸數(shù)據(jù)地通道,這通道稱為流,而且是建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上地流,稱之為socket流。該流既有