Java語言程序設(shè)計(jì)（第2版）教學(xué)設(shè)計(jì)第12章 教學(xué)設(shè)計(jì)

學(xué)IT有疑問，就找千問千知千里尋他眾百度,鋒自苦寒磨礪出千鋒教育Java語言程序設(shè)計(jì)（第2版）教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱：Java語言程序設(shè)計(jì)（第2版）_______授課年級：___________________________授課學(xué)期：___________________________教師姓名：___________________________2020年03月01日課程名稱第12章網(wǎng)絡(luò)編程計(jì)劃學(xué)時4學(xué)時內(nèi)容分析本章主要介紹網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、UDP通信、TCP通信、JavaApplet教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)要求要求學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、熟練掌握UDP通信、熟練掌握TCP通信、熟練掌握網(wǎng)絡(luò)程序的開發(fā)教學(xué)重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、UDP通信、TCP通信、JavaApplet教學(xué)難點(diǎn)UDP通信、TCP通信、JavaApplet教學(xué)方式課堂講解及ppt演示教學(xué)過程第一課時（網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、UDP通信）內(nèi)容回顧回顧上節(jié)內(nèi)容，引出本課時主題。上節(jié)已經(jīng)介紹了多線程，在如今時代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)縮短了人們之間的距離，把“地球村”變成現(xiàn)實(shí)，網(wǎng)絡(luò)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代的人們已經(jīng)越來越離不開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)編程是Java程序設(shè)計(jì)重要的組成部分，使用Java可以輕松地開發(fā)出各種類型的網(wǎng)絡(luò)程序。而要編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，首先必須明確網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序所要使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的首選。本章將帶領(lǐng)讀者學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程的相關(guān)知識，并通過這些知識點(diǎn)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)程序的開發(fā)。明確學(xué)習(xí)目標(biāo)能夠掌握IP地址和端口號能夠掌握InetAddress能夠掌握UDP與TCP能夠掌握DatagramPacket能夠掌握DatagramSocket能夠掌握UDP案例——聊天程序知識講解IP地址和端口號網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)互相通信，需要為每臺計(jì)算機(jī)指定一個標(biāo)識號，通過這個標(biāo)識號來指定接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，在TCP/IP中，這個標(biāo)識號就是IP地址，它能唯一地標(biāo)識Internet上的計(jì)算機(jī)。IP地址是數(shù)字型的，它由一個32位整數(shù)表示，但這樣不方便記憶，通常把它分成4個8位的二進(jìn)制數(shù)，每8位之間用圓點(diǎn)隔開，每個8位整數(shù)可以轉(zhuǎn)換成一個0~255的十進(jìn)制整數(shù)，例如06。通過IP地址可以唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)上的一個通信實(shí)體，但一個通信實(shí)體可以有多個通信程序同時提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，比如計(jì)算機(jī)同時運(yùn)行QQ和MSN，這就需要使用端口號來區(qū)分不同的應(yīng)用程序，不同應(yīng)用程序處理不同端口上的數(shù)據(jù)。端口號是一個16位的整數(shù)，取值范圍0~65535，其中，0~1023之間的端口號用于一些知名的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用，用戶的普通應(yīng)用程序使用1024以上的端口號，避免端口號沖突。如果把程序當(dāng)作人，把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)做類似郵遞員的角色，當(dāng)一個程序需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，指定目的地的IP地址就像指定了目的地的街道，但這樣還是找不到目的地，還需要指定房間號，也就是端口號，接下來同一張圖來描述IP地址和端口號作用。InetAddress12.1.1節(jié)中講解了IP地址的相關(guān)知識，Java提供了InetAddress類來代表IP地址，它有兩個子類，分別為Inet4Address類和Inet6Address類，分別代表IPv4和IPv6的地址。InetAddress類沒有提供構(gòu)造方法，提供了5個靜態(tài)方法來獲取InetAddress實(shí)例，如表所示。表中列出了InetAddress類獲取實(shí)例對象的靜態(tài)方法，另外它還有一些常用方法，如表所示。UDP與TCP在前面提到傳輸層兩個重要的協(xié)議是UDP（UserDatagramProtoclo）和TCP（TransmissionControlProtoclo），分別被稱為用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議和傳輸控制協(xié)議，接下來詳細(xì)解釋這兩個概念。UDP是無連接的通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，直接發(fā)送出去，每個數(shù)據(jù)報的大小限制在64K以內(nèi)，發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束時無須釋放資源。因?yàn)閁DP不需要建立連接就能發(fā)送數(shù)據(jù)，所以它是一種不可靠的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是容易丟失數(shù)據(jù)。一些視頻、音頻大多采用這種方式傳輸，即使丟失幾個數(shù)據(jù)包，也不會對觀看或收聽產(chǎn)生較大影響。UDP的傳輸過程如圖所示。UDP的傳輸過程如圖所示。TCP協(xié)議是面向連接的通信協(xié)議，使用TCP協(xié)議前，須先采用“三次握手”方式建立TCP連接，形成數(shù)據(jù)傳輸通道，在連接中可進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的傳輸，傳輸完畢要釋放已建立的連接，TCP是一種可靠的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸安全和完整，缺點(diǎn)是效率低。一些對完整性和安全性要求高的數(shù)據(jù)采用TCP協(xié)議傳輸。TCP的“三次握手”如圖所示。DatagramPacket前面講解了UDP在發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，在包中有一個DatagramPacket類，它就表示存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，DatagramPacket類的構(gòu)造方法如表所示。表中列出了DatagramPacket類的構(gòu)造方法，通過這些方法可以獲得DatagramPacket的實(shí)例，它還有一些常用方法，如表所示。DatagramSocket在包中還有一個DatagramSocket類，它是一個數(shù)據(jù)報套接字，包含了源IP地址和目的IP地址以及源端口號和目的端口號的組合，用于發(fā)送和接收UDP數(shù)據(jù)。DatagramSocket類的構(gòu)造方法如表所示。表中列出了DatagramSocket類的構(gòu)造方法，通過這些方法可以獲得DatagramSocket的實(shí)例，它還有一些常用方法，如表所示。UDP網(wǎng)絡(luò)程序前面講解了包中兩個重要的類，DatagramPacket類和DatagramSocket類，接下來通過一個案例來學(xué)習(xí)它們的使用，這里需要創(chuàng)建一個發(fā)送端程序，一個接收端程序，在運(yùn)行程序時，必須接收端程序先運(yùn)行才可以，首先編寫接收端程序，如例所示。編寫完接收端程序后，還需要發(fā)送端程序，如例所示。UDP案例——聊天程序前面講解了UDP的相關(guān)內(nèi)容，發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)到指定端口，接收端接收指定端口的數(shù)據(jù)，按這個思想，可以實(shí)現(xiàn)一個接收端和發(fā)送端互相通信的小程序——聊天程序，在這里先結(jié)合多線程將基本原理講解一下。首先要明確一點(diǎn)，將接收端和發(fā)送端同時運(yùn)行，實(shí)際上就是運(yùn)行兩個線程，應(yīng)用到了以前講的多線程，接下來用一個案例演示UDP結(jié)合多線程的應(yīng)用，示例代碼參考教材12.2.4節(jié)。第二課時（TCP通信、JavaApplet）內(nèi)容回顧回顧上節(jié)內(nèi)容，引出本課時主題。上節(jié)已經(jīng)介紹了IP地址和端口號、InetAddress、UDP與TCP、DatagramPacket、DatagramSocket、UDP網(wǎng)絡(luò)程序、UDP案例——聊天程序，下面將介紹ServerSocket、Socket、簡單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序、多線程的TCP網(wǎng)絡(luò)程序、TCP案例——文件上傳和JavaApplet。明確學(xué)習(xí)目標(biāo)能夠掌握ServerSocket能夠掌握Socket能夠掌握簡單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序能夠掌握多線程的TCP網(wǎng)絡(luò)程序能夠掌握TCP案例——文件上傳能夠掌握J(rèn)avaApplet知識講解ServerSocket在包中有一個ServerSocket類，它可以實(shí)現(xiàn)一個服務(wù)器端的程序，ServerSocket類的構(gòu)造方法如表所示。表中列出了ServerSocket類的構(gòu)造方法，通過這些方法可以獲得ServerSocket的實(shí)例，它還有一些常用方法，如表所示。Socket在包中還有一個Socket類，它是一個數(shù)據(jù)報套接字，包含了源IP地址和目的IP地址以及源端口號和目的端口號的組合，用于發(fā)送和接收UDP數(shù)據(jù)。Socket類的常用構(gòu)造方法如表所示。表中列出了Socket類的常用構(gòu)造方法，通過這些方法可以獲得Socket的實(shí)例，它還有一些常用方法，如表所示。簡單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序前面講解了包中兩個重要的類，ServerSocket類和Socket類，接下來通過一個案例來學(xué)習(xí)它們的使用，這里需要創(chuàng)建一個服務(wù)端程序，一個客戶端程序，在運(yùn)行程序時，必須先運(yùn)行服務(wù)端程序，首先編寫服務(wù)端程序，示例代碼參考教材12.3.3.節(jié)。程序的運(yùn)行結(jié)果如圖所示。多線程的TCP網(wǎng)絡(luò)程序12.3.3節(jié)中講解了簡單的服務(wù)端、客戶端通信，當(dāng)服務(wù)端接收到客戶端數(shù)據(jù)后打印到控制臺，并且向客戶端發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)，程序運(yùn)行結(jié)束。在實(shí)際應(yīng)用中客戶端可能需要與服務(wù)端保持長時間通信，或者多個客戶端都要與服務(wù)端通信，這就需要應(yīng)用到前邊學(xué)過的多線程，接下來先創(chuàng)建一個專門用于處理多線程操作的類，示例代碼參考教材12.3.4節(jié)。例中，TestThread類實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，構(gòu)造方法接收每一個客戶端的Socket，重寫run()方法，在方法中通過循環(huán)的方式接收客戶端信息，并向客戶端輸出響應(yīng)信息，最后釋放資源，接下來應(yīng)用多線程改造上一節(jié)中例12-5的服務(wù)端程序，示例代碼參考教材12.3.4節(jié)。TCP案例——文件上傳通過前面的學(xué)習(xí)，基本掌握了客戶端和服務(wù)端通過TCP協(xié)議進(jìn)行通信的方式。接下來進(jìn)一步學(xué)習(xí)和練習(xí)，實(shí)現(xiàn)一個文件上傳功能，以便加深和鞏固TCP的相關(guān)知識。首先準(zhǔn)備一個要上傳的文件，這里在當(dāng)前文件創(chuàng)建了一個file文件夾，存放了一張圖片“test.jpg”用于上傳，上傳后將文件保存到同一路徑，上傳后的文件名為“test-2.jpg”，接下來開始編寫服務(wù)端代碼，示例代碼參考教材12.3.5節(jié)。JavaApplet前面提到本章將再結(jié)合GUI講解一個完整的Java聊天應(yīng)用程序。實(shí)際上前面講解了聊天程序的基本原理，但是聊天程序是給用戶使用的，需要界面，這里來結(jié)合GUI講解一個用于聊天的JavaApplet。首先來分析一下，編寫聊天程序需要用UDP協(xié)議通信，通過監(jiān)聽指定的端口號，目標(biāo)IP地址和目標(biāo)端口號，實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送和接收功能，并將聊天內(nèi)容顯示出來，這需要編寫接收端和發(fā)送端的邏輯代碼，還需要編寫接收端和發(fā)送端的展示界面，本例中分別為窗口1和窗口2，接下來首先編寫接收端邏輯代碼和展示界面，示例代碼參考教材12.4節(jié)。第三課時上機(jī)練習(xí)（總結(jié)、練習(xí)題）總結(jié)本章內(nèi)容。通