Java 网络编程API以及实例
Java 网络编程
网络编程是指编写运行在多个设备(计算机)的程序,这些设备都通过网络连接起来。
java.net包中J2SE的API包含有类和接口,它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口,来专注于解决问题,而不用关注通信细节。
java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持:
- TCP: TCP是传输控制协议的缩写,它保障了两个应用程序之间的可靠通信。通常用于互联网协议,被称TCP / IP。
- UDP:UDP是用户数据报协议的缩写,一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送的数据的数据包。
本教程主要讲解以下两个主题。
- Socket 编程: 这是使用最广泛的网络概念,它已被解释地非常详细
- URL 处理: 这部分会在另外的篇幅里讲,点击这里更详细地了解在Java语言中的URL处理。
Socket 编程
套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。 客户端程序创建一个套接字,并尝试连接服务器的套接字。
当连接建立时,服务器会创建一个Socket对象。客户端和服务器现在可以通过对Socket对象的写入和读取来进行进行通信。
java.net.Socket类代表一个套接字,并且java.net.ServerSocket类为服务器程序提供了一种来监听客户端,并与他们建立连接的机制。
以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现:
- 服务器实例化一个ServerSocket对象,表示通过服务器上的端口通信。
- 服务器调用 ServerSocket类 的accept()方法,该方法将一直等待,直到客户端连接到服务器上给定的端口。
- 服务器正在等待时,一个客户端实例化一个Socket对象,指定服务器名称和端口号来请求连接。
- Socket类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立,则在客户端创建一个Socket对象能够与服务器进行通信。
- 在服务器端,accept()方法返回服务器上一个新的socket引用,该socket连接到客户端的socket。
连接建立后,通过使用I/O流在进行通信。每一个socket都有一个输出流和一个输入流。客户端的输出流连接到服务器端的输入流,而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。
TCP是一个双向的通信协议,因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送.以下是一些类提供的一套完整的有用的方法来实现sockets。
ServerSocket 类的方法
服务器应用程序通过使用java.net.ServerSocket类以获取一个端口,并且侦听客户端请求。
ServerSocket类有四个构造方法:
序号 | 方法描述 |
1 |
public ServerSocket(int port) throws IOException 创建绑定到特定端口的服务器套接字。 |
2 |
public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号。 |
3 |
public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException 使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器。 |
4 |
public ServerSocket() throws IOException 创建非绑定服务器套接字。 |
创建非绑定服务器套接字。 如果ServerSocket构造方法没有抛出异常,就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口,并且侦听客户端请求。
这里有一些ServerSocket类的常用方法:
序号 | 方法描述 |
1 |
public int getLocalPort() 返回此套接字在其上侦听的端口。 |
2 |
public Socket accept() throws IOException 侦听并接受到此套接字的连接。 |
3 |
public void setSoTimeout(int timeout) 通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT,以毫秒为单位。 |
4 |
public void bind(SocketAddress host, int backlog) 将 ServerSocket 绑定到特定地址(IP 地址和端口号)。 |
Socket 类的方法
java.net.Socket类代表客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个Socket对象通过实例化 ,而 服务器获得一个Socket对象则通过accept()方法的返回值。
Socket类有五个构造方法.
序号 | 方法描述 |
1 |
public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException. 创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。 |
2 |
public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。 |
3 |
public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口。 |
4 |
public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口。 |
5 |
public Socket() 通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字 |
当Socket构造方法返回,并没有简单的实例化了一个Socket对象,它实际上会尝试连接到指定的服务器和端口。
下面列出了一些感兴趣的方法,注意客户端和服务器端都有一个Socket对象,所以无论客户端还是服务端都能够调用这些方法。
序号 | 方法描述 |
1 |
public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 将此套接字连接到服务器,并指定一个超时值。 |
2 |
public InetAddress getInetAddress() 返回套接字连接的地址。 |
3 |
public int getPort() 返回此套接字连接到的远程端口。 |
4 |
public int getLocalPort() 返回此套接字绑定到的本地端口。 |
5 |
public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此套接字连接的端点的地址,如果未连接则返回 null。 |
6 |
public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此套接字的输入流。 |
7 |
public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此套接字的输出流。 |
8 |
public void close() throws IOException 关闭此套接字。 |
InetAddress 类的方法
这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了Socket编程时比较有用的方法:
序号 | 方法描述 |
1 |
static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在给定原始 IP 地址的情况下,返回 InetAddress 对象。 |
2 |
static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress。 |
3 |
static InetAddress getByName(String host) 在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址。 |
4 |
String getHostAddress() 返回 IP 地址字符串(以文本表现形式)。 |
5 |
String getHostName() 获取此 IP 地址的主机名。 |
6 |
static InetAddress getLocalHost() 返回本地主机。 |
7 |
String toString() 将此 IP 地址转换为 String。 |
Socket 客户端实例
如下的GreetingClient 是一个客户端程序,该程序通过socket连接到服务器并发送一个请求,然后等待一个响应。
// 文件名 GreetingClient.javaimport 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("Connecting to " + serverName+ " on port " + port);Socket client = new Socket(serverName, port);System.out.println("Just connected to "+ 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("Server says " + in.readUTF());client.close();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}} }
Socket 服务端实例
如下的GreetingServer 程序是一个服务器端应用程序,使用Socket来监听一个指定的端口。
// 文件名 GreetingServer.javaimport 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("Waiting for client on port " +serverSocket.getLocalPort() + "...");Socket server = serverSocket.accept();System.out.println("Just connected to "+ server.getRemoteSocketAddress());DataInputStream in =new DataInputStream(server.getInputStream());System.out.println(in.readUTF());DataOutputStream out =new DataOutputStream(server.getOutputStream());out.writeUTF("Thank you for connecting to "+ 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.start();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}} }
编译以上 java 代码,并执行以下命令来启动服务,使用端口号为 6066:
$ java GreetingServer 6066 Waiting for client on port 6066...
像下面一样开启客户端:
$ java GreetingClient localhost 6066 Connecting to localhost on port 6066 Just connected to localhost/127.0.0.1:6066 Server says Thank you for connecting to /127.0.0.1:6066 Goodbye!
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