Java程序設(shè)計教程（第三版）課件 項目十一 Java網(wǎng)絡(luò)編程

項目十一Java網(wǎng)編程【項目描述】

網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)是當(dāng)前一種主流的編程技術(shù)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)在實際開發(fā)中大量地應(yīng)用到。本項目介紹了網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識，演示了TCP和UDP兩種網(wǎng)絡(luò)通訊方式在Java語言中的實現(xiàn)。

【任務(wù)分解】本項目可分解為以下四個任務(wù)：1、網(wǎng)絡(luò)編程概述。2、TCP網(wǎng)絡(luò)編程。3、UDP網(wǎng)絡(luò)編程。4、多線程與網(wǎng)絡(luò)編程的綜合應(yīng)用。任務(wù)一

網(wǎng)絡(luò)編程概述

【任務(wù)描述】

任務(wù)11-1：InetAddress類的應(yīng)用：分別使用域名和IP創(chuàng)建InetAddress類的對象，并調(diào)用類中相關(guān)的方法獲取對象的域名和IP。

【必備知識】1．計算機網(wǎng)絡(luò)的幾個術(shù)語（1）IP地址：為了能夠方便的識別網(wǎng)絡(luò)上的每個設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備都會有一個唯一的數(shù)字標(biāo)識，這個數(shù)字標(biāo)識就是IP地址。（2）域名：由于IP地址不容易記憶，為了方便記憶，使用域名(DomainName)，例如。一個IP地址可以對應(yīng)多個域名，一個域名只能對應(yīng)一個IP地址。（3）端口：在同一個計算機中每個程序?qū)?yīng)唯一的端口(port)，一個計算機可以同時運行多個程序。2．網(wǎng)絡(luò)編程概述（1）網(wǎng)絡(luò)編程概念：網(wǎng)絡(luò)編程就是兩個或多個程序之間的數(shù)據(jù)交換。Java中有專門的API實現(xiàn)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)功能，我們只需調(diào)用即可。（2）客戶端和服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)通訊基于“請求--響應(yīng)”模型。在網(wǎng)絡(luò)通訊中，主動發(fā)起通訊的程序被稱作客戶端程序，簡稱客戶端(Client)，而在通訊中等待連接的程序被稱作服務(wù)器端程序，簡稱服務(wù)器(Server)。常見的網(wǎng)絡(luò)編程結(jié)構(gòu)有C/S和B/S。其中C/S結(jié)構(gòu)是“客戶端/服務(wù)器（Client/Server）”結(jié)構(gòu)。而B/S是“瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server）”，B/S結(jié)構(gòu)不使用專用的客戶端，而使用通用的客戶端（如瀏覽器）。3．網(wǎng)絡(luò)通訊方式在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)通訊方式主要有兩種：TCP(傳輸控制協(xié)議)方式和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)方式。4.包網(wǎng)絡(luò)編程有關(guān)的基本API位于包中，該包中包含了基本的網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)，該包中既包含基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)編程類，也包含封裝后的專門處理WEB相關(guān)業(yè)務(wù)的處理類。解題思路】 任務(wù)11-1:1．聲明InetAddress對象inet1、inet2、inet3。使用域名創(chuàng)建對象，并輸出該對象。2．使用IP創(chuàng)建對象，并輸出該對象。3．調(diào)用InetAddress類的getLocalHost()方法獲得本機地址對象，并輸出。4．利用getHostName()，獲得對象中存儲的域名。5．利用getHostAddress()，獲得對象中存儲的IP?！救蝿?wù)透析】任務(wù)11-1源代碼：參見InetAddressDemo.java【課堂提問】★在同一個計算機中，同一個端口可以分配給兩個不同的應(yīng)用程序嗎?★IP地址和域名的區(qū)別與聯(lián)系?【現(xiàn)場演練】把任務(wù)11-1代碼中的域名改為谷歌、新浪或其他的網(wǎng)址，看看得到怎樣的運行結(jié)果。12.2 URL

在WWW上，每一信息資源都有統(tǒng)一的且唯一的地址，該地址就叫URL（UniformResourceLocator），它是WWW的統(tǒng)一資源定位標(biāo)志。URL由4部分組成：資源類型、存放資源的主機域名、資源文件名和端口。例如，http：//:80／top.html，其中http表示HTTP協(xié)議，是清華大學(xué)的主機域名，top.html為資源文件名，80為HTTP協(xié)議的缺省端口號。協(xié)議名和端口號之間是有一定的聯(lián)系的，如HTTP協(xié)議的缺省端口號是80，F(xiàn)TP協(xié)議的缺省端口號是21等。所以，一般情況下URL地址可以只包含有傳輸協(xié)議、主機名和文件名。任務(wù)二TCP網(wǎng)絡(luò)編程【任務(wù)描述】任務(wù)11-2：實現(xiàn)TCP方式網(wǎng)絡(luò)編程，實現(xiàn)的功能是客戶端向服務(wù)器端發(fā)送問候信息，并將服務(wù)器端的反饋顯示到控制臺。要求分別演示在客戶端和服務(wù)器端的實現(xiàn)步驟?！颈貍渲R】1.TCP網(wǎng)絡(luò)編程TCP方式是可靠性、雙向性、持續(xù)性、點對點傳輸，在通訊的過程中保持連接。Java中使用Socket完成TCP程序的開發(fā)，Socket是指“套接字”，指在兩臺計算機上運行的兩個程序之間的一個雙向通信的連接點，每一端稱為一個Socket。服務(wù)器端使用ServerSocket，客戶端使用Socket，每一個Socket代表一個客戶端。Socket所要完成的通信就是基于連接的通信，建立連接所需的程序分別運行在客戶端和服務(wù)器端。Socket類與ServerSocket類構(gòu)造方法功能說明ServerSocket(intport)在指定的端口創(chuàng)建一個ServerSocket對象

ServerSocket(intport,intcount)在指定的端口創(chuàng)建一個ServerSocket對象并說明服務(wù)器所能支持的最大鏈接數(shù)

Socket(InetAddressaddress,intport)使用指定地址和端口創(chuàng)建一個Socket對象

Socket(InetAddressaddress,intport,booleanstream)使用指定地址和端口創(chuàng)建一個Socket對象（若布爾數(shù)值為true，則是采用流式通信方式）Socket(Stringhost,intport)使用指定主機和端口創(chuàng)建一個Socket對象Socket(Stringhost,intport,booleanstream)使用指定主機和端口創(chuàng)建一個Socket對象（若布爾數(shù)值為true，則是采用流式通信方式）2．TCP客戶端編程步驟客戶端的網(wǎng)絡(luò)編程步驟一般由3個步驟組成:（1）建立網(wǎng)絡(luò)連接。（2）數(shù)據(jù)交換。（3）關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。3.TCP服務(wù)器端編程步驟服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)編程步驟一般由4個步驟組成:(1)監(jiān)聽端口:創(chuàng)建一個ServerSocket對象就是創(chuàng)建了一個監(jiān)聽服務(wù)，例如，要創(chuàng)建一個指定端口的ServerSocket對象：ServerSocketss=newServerSocket(9999);(2)獲得連接:當(dāng)客戶端連接到服務(wù)器端時，服務(wù)器端就獲得一個連接，這個連接包含客戶端的信息，如客戶端IP地址等。(3)數(shù)據(jù)交換:服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交換步驟是首先接收客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，然后進行邏輯處理，再把處理以后的結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。(4)關(guān)閉連接:當(dāng)服務(wù)器程序關(guān)閉時，需要關(guān)閉服務(wù)器端，服務(wù)器監(jiān)聽的端口以及占用的內(nèi)存可以釋放出來?！窘忸}思路】

任務(wù)11-2:客戶端實現(xiàn)步驟為：1.首先要建立連接。2.進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換。3.數(shù)據(jù)交換完成，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接，釋放網(wǎng)絡(luò)連接所占用的各種資源。用close()方法關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接。服務(wù)器端實現(xiàn)的步驟為：

1.監(jiān)聽端口。

2.獲得連接。實現(xiàn)獲得連接的代碼是：

Socketsocket=ss.accept();accept（）表示接收客戶端連接，該方法是一個阻塞方法，也就是當(dāng)沒有連接到達時，程序?qū)⒆枞?，直到連接到達時才執(zhí)行該行代碼。

3.關(guān)閉服務(wù)器端連接。完成服務(wù)器端通信后，要關(guān)閉連接，用close()方法。獲得連接后，后續(xù)的編程步驟和客戶端類似?！救蝿?wù)透析】

任務(wù)11-2：1.客戶端代碼為：SocketClientDemo11_2.javapackagetask11_2;importjava.io.*;import.*;publicclassSocketClientDemo11_2{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Socketsocket=null; InputStreamis=null; OutputStreamos=null; Stringdata="你好！來自客戶端的問候";//要發(fā)送的內(nèi)容 try{ socket=newSocket("localhost",8800);//指定連接主機及端口 //發(fā)送數(shù)據(jù) os=socket.getOutputStream(); os.write(data.getBytes()); //接收數(shù)據(jù) is=socket.getInputStream(); byte[]b=newbyte[1024];

intn=is.read(b); //輸出反饋數(shù)據(jù) System.out.println("服務(wù)器反饋："+newString(b,0,n)); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ try{ //關(guān)閉流和連接 is.close(); os.close(); socket.close(); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); } } }}在該任務(wù)案例中，Socket類代表客戶端連接，在客戶端連接建立了一個連接到IP地址為localhost(本機)端口號碼為8800的TCP類型的網(wǎng)絡(luò)連接，然后獲得連接的輸出流對象，將需要發(fā)送的字符串data轉(zhuǎn)換為byte數(shù)組寫入到輸出流中，由系統(tǒng)將輸出流中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如果需要強制發(fā)送，可以調(diào)用輸出流對象的flush()方法實現(xiàn)。2．服務(wù)器端代碼：SocketServerDemo11_2.javapackagetask11_2;importjava.io.*;import.*;publicclassSocketServerDemo11_2{ publicstaticvoidmain(String[]args){ ServerSocketserverSocket=null; Socketsocket=null; OutputStreamos=null; InputStreamis=null; try{ //服務(wù)器在8800端口上進行監(jiān)聽 serverSocket=newServerSocket(8800); System.out.println("服務(wù)器端已經(jīng)啟動了，等待客戶端的連接..."); //接收客戶端連接 socket=serverSocket.accept(); //獲得客戶端發(fā)送的信息

is=socket.getInputStream(); byte[]b=newbyte[1024]; intn=is.read(b); //輸出 System.out.println("客戶端發(fā)送過來的內(nèi)容是："+newString(b,0,n)); //向客戶端發(fā)送反饋內(nèi)容 os=socket.getOutputStream(); os.write(b,0,n); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); }finally{ try{ //關(guān)閉流和連接 os.close(); is.close(); socket.close(); serverSocket.close(); }catch(Exceptione){ e.printStackTrace(); } } }}

在本任務(wù)案例中，ServerSocket類代表服務(wù)器端連接，在服務(wù)器端中建立了一個監(jiān)聽當(dāng)前計算機8800號端口的服務(wù)器端Socket連接，然后獲得客戶端發(fā)送過來的連接，如果有連接到達時，讀取連接中發(fā)送過來的內(nèi)容，并將發(fā)送的內(nèi)容在控制臺進行輸出，輸出完成以后將客戶端發(fā)送的內(nèi)容再反饋給客戶端。最后關(guān)閉流和連接對象，程序結(jié)束。

圖11.2任務(wù)11-2服務(wù)器端程序的運行結(jié)果圖11.3任務(wù)11-2客戶端程序的運行結(jié)果【課堂提問】★TCP網(wǎng)絡(luò)編程方式中，主要是利用哪兩個類來實現(xiàn)的?★簡單說說在TCP網(wǎng)絡(luò)編程中，客戶端和服務(wù)器端各自的編程步驟?！粳F(xiàn)場演練】任務(wù)11-2是實現(xiàn)在同一部計算機中進行發(fā)送和接收信息的，請修改源代碼，完成在兩部計算機之間收發(fā)信息。任務(wù)三UDP網(wǎng)絡(luò)編程【任務(wù)描述】任務(wù)11-3：該任務(wù)的功能是實現(xiàn)將客戶端程序的系統(tǒng)時間發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器端接收到時間以后，向客戶端反饋字符串“HelloJava”?？蛻舳顺绦虻妮敵鼋Y(jié)果為：服務(wù)器端反饋為：“HelloJava”。【必備知識】1.UDP網(wǎng)絡(luò)編程UDP通信是一種無連接的數(shù)據(jù)報通信，采用數(shù)據(jù)報通信協(xié)議UDP（UserDatagramProtocol）。按照這個協(xié)議，兩個系統(tǒng)在進行通信時，不要建立連接，優(yōu)點是它發(fā)送數(shù)據(jù)的速度很快，而缺點是數(shù)據(jù)較易丟失，例如我們使用的紅外線數(shù)據(jù)傳輸就是采用UDP的傳輸協(xié)議。DatagramSocket常用的方法：DatagramPacket常用的方法：2.UDP客戶端編程步驟UDP客戶端編程由4個步驟組成，分別是：建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)和關(guān)閉連接。（1）建立連接。（2）發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）接收數(shù)據(jù)。（4）關(guān)閉連接。3.UDP服務(wù)器端編程步驟

（1）建立一個連接。（2）接收客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。（3）對從客戶端接收到的數(shù)據(jù)進行邏輯處理，然后將處理結(jié)果發(fā)送回客戶端。（4）關(guān)閉服務(wù)器端連接?！窘忸}思路】 任務(wù)11-3:

請參照必備知識中介紹的UDP客戶端編程步驟和UDP服務(wù)器端編程步驟

實現(xiàn)?！救蝿?wù)透析】任務(wù)11-3:

1.客戶端源代碼：請參見UDPClientDemo11_3.java2.服務(wù)器端源代碼：請參見UDPServerDemo11_3.java【課堂提問】★UDP方式的編程主要由哪兩個類實現(xiàn)的？★TCP和UDP兩種網(wǎng)絡(luò)編程方式最主要的區(qū)別是什么?【現(xiàn)場演練】將任務(wù)11-3修改為在兩部計算機之間收發(fā)信息,編譯并運行程序代碼,觀察程序的輸出結(jié)果。任務(wù)四多線程與網(wǎng)絡(luò)編程的綜合應(yīng)用【任務(wù)描述】任務(wù)11-4：完成一個猜數(shù)字的控制臺小