网络编程指的是编写跨多个设备(计算机)执行的程序,设备使用网络彼此连接。
J2SE API的java.net
包中包含一组类和接口,它们提供低级别的通信详细信息,开发者可编写专注于解决手头问题的程序。
java.net
包提供对两种常见网络协议的支持 -
- TCP - TCP代表传输控制协议,它允许两个应用程序之间的可靠通信。TCP通常用于Internet协议,称为
TCP/IP
。 - UDP - UDP代表用户数据报协议,这是一种无连接协议,允许在应用程序之间传输数据包。
本章为这两个协议准备了两个示例,以便可以更好的理解 -
- 套接字编程 - 它是网络中使用最广泛的概念,在本节中将进行非常详细的解释。
- URL处理 - 它将在单独一节中详细介绍。单击此处以了解Java语言中的URL处理。
1. 套接字编程
套接字是使用TCP提供通信机制在两台计算机之间进行通信。客户端程序在通信的末尾创建一个套接字,并尝试将套接字连接到服务器。
建立连接后,服务器会在通信结束时创建一个套接字对象。客户端和服务器现在可以通过写入和读取套接字进行通信。
java.net.Socket
类表示一个套接字,java.net.ServerSocket
类为服务器程序提供了一种监听客户端并与它们建立连接的机制。
使用套接字在两台计算机之间建立TCP连接时,会发生以下步骤 -
- 服务器实例化
ServerSocket
对象,表示要在哪个端口号上进行通信。 - 服务器调用S
erverSocket
类的accept()
方法。此方法等待,直到客户端连接到给定端口上的服务器。 - 在服务器等待之后,客户端实例化
Socket
对象,指定要连接的服务器名称(IP地址)和端口号。 Socket
类的构造函数尝试将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果建立了通信,则客户端现在具有能够与服务器通信的Socket
对象。- 在服务器端,
accept()
方法返回对连接到客户端套接字的服务器上的新套接字的引用。
建立连接后,可以使用I/O流进行通信。每个套接字都有一个OutputStream
和一个InputStream
。客户端的OutputStream
连接到服务器的InputStream
,客户端的InputStream
连接到服务器的OutputStream
。
TCP是双向通信协议,因此可以同时跨两个流发送数据。以下是套接字实现类的方法 -
2. ServerSocket类方法
服务器应用程序使用java.net.ServerSocket
类来获取端口并侦听客户端请求。
ServerSocket
类有四个构造函数 -
编号 | 构造函数 | 描述 |
---|---|---|
1 | public ServerSocket(int port) throws IOException |
尝试创建绑定到指定端口的服务器套接字。如果端口已被另一个应用程序绑定,则会发生异常。 |
2 | public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException |
与前上面构造函数类似,backlog 参数指定要在等待队列中存储的传入客户端的数量。 |
3 | public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException |
与前一个构造函数类似,InetAddress 参数指定要绑定的本地IP地址。InetAddress 用于可能具有多个IP地址的服务器,允许服务器指定哪个IP地址接受客户端请求。 |
4 | public ServerSocket() throws IOException |
创建未绑定的服务器套接字。使用此构造函数时,在准备绑定服务器套接字时使用bind() 方法。 |
如果ServerSocket
构造函数没有抛出异常,则表示应用程序已成功绑定到指定的端口并准备好进行客户端请求。
以下是ServerSocket
类的一些常用方法 -
编号 | 方法 | 描述 |
---|---|---|
1 | public int getLocalPort() |
返回服务器套接字正在侦听的端口。如果在构造函数中传入0 作为端口号并让服务器自己打开端口,则此方法很有用。 |
2 | public Socket accept() throws IOException |
等待传入的客户端。假设已使用setSoTimeout() 方法设置超时值,此方法将阻塞,直到客户端连接到指定端口上的服务器或套接字超时。否则,此方法无限期地阻塞。 |
3 | public void setSoTimeout(int timeout) |
设置服务器套接字在accept() 期间等待客户端的时间的超时值。 |
4 | public void bind(SocketAddress host, int backlog) |
将套接字绑定到SocketAddress 对象中的指定服务器和端口。如果已使用无参数构造函数实例化ServerSocket ,请使用此方法。 |
当ServerSocket
调用accept()
时,在客户端连接之前不会返回。客户端连接后,ServerSocket
在未指定的端口上创建一个新的Socket
,并返回对此新Socket
的引用。客户端和服务器之间现在存在TCP连接,并且可以开始通信。
3. Socket类方法
java.net.Socket
类表示客户端和服务器用于相互通信的套接字。客户端通过实例化一个来获取Socket
对象,而服务器从accept()
方法的返回值获取Socket
对象。
Socket
类有五个构造函数,客户端用它们连接到服务器 -
编号 | 方法 | 描述 |
---|---|---|
1 | public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException |
此方法尝试连接到指定端口上的指定服务器。如果此构造函数未引发异常,则连接成功并且客户端连接到服务器。 |
2 | public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException |
此方法与前一个构造函数相同,只是主机由InetAddress 对象表示。 |
3 | public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException |
连接到指定的主机和端口,在指定地址和端口的本地主机上创建套接字。 |
4 | public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException |
此方法与前一个构造函数相同,只是主机由InetAddress 对象表示。 |
5 | public Socket() |
创建一个未连接的套接字。使用connect() 方法将此套接字连接到服务器。 |
当Socket
构造函数返回时,它不是简单地实例化Socket
对象,而是实际上尝试连接到指定的服务器和端口。
下面列出了Socket
类中一些重要的方法。注意,客户端和服务器都有一个Socket
对象,因此客户端和服务器都可以调用这些方法。
编号 | 方法 | 描述 |
---|---|---|
1 | public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException |
将套接字连接到指定的主机。仅当使用无参数构造函数实例化Socket 时才需要此方法。 |
2 | public InetAddress getInetAddress() |
返回此套接字连接到的另一台计算机的地址。 |
3 | public int getPort() |
返回套接字在远程计算机上绑定的端口。 |
4 | public int getLocalPort() |
返回套接字在本地计算机上绑定的端口。 |
5 | public SocketAddress getRemoteSocketAddress() |
返回远程套接字的地址。 |
6 | public InputStream getInputStream() throws IOException |
返回套接字的输入流,输入流连接到远程套接字的输出流。 |
7 | public OutputStream getOutputStream() throws IOException |
返回套接字的输出流。输出流连接到远程套接字的输入流。 |
8 | public void close() throws IOException |
关闭套接字,此Socket 对象不再能够再次连接到任何服务器。 |
4. InetAddress类方法
InetAddress
类表示Internet协议(IP)地址。以下是执行套接字编程时需要的一些重要方法 -
编号 | 方法 | 描述 |
---|---|---|
1 | static InetAddress getByAddress(byte[] addr) |
给定原始IP地址返回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) |
根据主机名称确定主机的IP地址。 |
4 | String getHostAddress() |
返回文本表示中的IP地址字符串。 |
5 | String getHostName() |
获取此IP地址的主机名。 |
6 | static InetAddress InetAddress getLocalHost() |
返回本地主机。 |
7 | String toString() |
将此IP地址转换为String 。 |
套接字客户端示例
以下GreetingClient.java
代码是一个客户端程序,它通过使用套接字连接到服务器并发送问候语,然后等待响应。
// 文件名称:GreetingClient.java
import 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();
}
}
}
套接字服务器示例
以下GreetingServer.java
程序是服务器应用程序的示例,该应用程序使用Socket
类来侦听由命令行参数指定的端口号上的客户端 -
// 文件:GreetingServer.java
import 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();
}
}
}
编译客户端和服务器,然后按如下方式首先启动服务器 -
$ java GreetingServer 8888
Waiting for client on port 8888...
接下来运行客户端程序 -
$ java GreetingClient localhost 8888
Connecting to localhost on port 8888
Just connected to localhost/127.0.0.1:8888
Server says Thank you for connecting to /127.0.0.1:8888
Goodbye!