Java - 网络编程

---

---

Java 网络编程

Java 网络编程 指的是编写在多个设备（计算机）上执行的程序，这些设备通过网络相互连接。

Java 网络编程的优势

• 创建服务器-客户端应用程序
• 实现网络协议
• 实现套接字编程
• 创建 Web 服务

网络编程中使用的包

J2SE API 的 java.net 包包含一系列类和接口，它们提供了底层的通信细节，允许您编写专注于解决问题的程序。

java.net 包为两种常见的网络协议提供支持：

• TCP − TCP 代表传输控制协议，它允许两个应用程序之间进行可靠的通信。TCP 通常用于互联网协议之上，称为 TCP/IP。

• UDP − UDP 代表用户数据报协议，这是一种无连接的协议，允许在应用程序之间传输数据包。

本章对以下两个主题进行了很好的讲解：

• 套接字编程 − 这是网络编程中最常用的概念，已进行详细解释。

• URL 处理 − 这将在单独章节中介绍。点击此处了解 Java 语言中的URL 处理。

Java 网络编程中的套接字编程

套接字使用 TCP 提供两台计算机之间的通信机制。客户端程序在其通信端创建一个套接字，并尝试将该套接字连接到服务器。

建立连接后，服务器在其通信端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 类表示套接字，java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种机制，用于监听客户端并与之建立连接。

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：

• 服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示要进行通信的端口号。

• 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法。此方法一直等到客户端连接到给定端口上的服务器。

• 服务器等待后，客户端实例化一个 Socket 对象，指定要连接到的服务器名称和端口号。

• 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，则客户端现在拥有一个能够与服务器通信的 Socket 对象。

• 在服务器端，accept() 方法返回对服务器上连接到客户端套接字的新套接字的引用。

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 是一种双向通信协议，因此数据可以同时通过两个流发送。以下是提供完整方法集以实现套接字的有用类。

ServerSocket 类构造函数

java.net.ServerSocket 类用于服务器应用程序获取端口并监听客户端请求。

ServerSocket 类有四个构造函数：

如果 ServerSocket 构造函数没有抛出异常，则表示您的应用程序已成功绑定到指定的端口，并已准备好接受客户端请求。

ServerSocket 类方法

以下是 ServerSocket 类的一些常用方法：

当 ServerSocket 调用 accept() 时，该方法在客户端连接之前不会返回。客户端连接后，ServerSocket 会在未指定的端口上创建一个新的 Socket，并返回对这个新 Socket 的引用。现在客户端和服务器之间存在 TCP 连接，可以开始通信。

Socket 类构造函数

java.net.Socket 类表示客户端和服务器都用来彼此通信的套接字。客户端通过实例化一个 Socket 对象来获取它，而服务器则从 accept() 方法的返回值获取 Socket 对象。

Socket 类有五个构造函数，客户端可以使用它们来连接到服务器：

当 Socket 构造函数返回时，它不仅会实例化一个 Socket 对象，还会尝试连接到指定的服务器和端口。

Socket 类方法

这里列出了一些 Socket 类中值得关注的方法。请注意，客户端和服务器都有一个 Socket 对象，因此这些方法可以由客户端和服务器调用。

InetAddress 类方法

此类表示互联网协议 (IP) 地址。以下是在进行套接字编程时可能需要的一些有用方法：

Java 网络编程示例

在 Java 中实现 Socket 客户端

下面的 GreetingClient 是一个客户端程序，它使用套接字连接到服务器，发送问候语，然后等待响应。

示例：Socket 客户端

// File Name 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();
      }
   }
}

在 Java 中实现 Socket 服务器

下面的 GreetingServer 程序是一个服务器应用程序示例，它使用 Socket 类监听命令行参数指定的端口号上的客户端：

示例：Socket 服务器

// File Name 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，然后按如下方式启动服务器：

$ java GreetingServer 6066
Waiting for client on port 6066...

按如下方式检查客户端程序：

输出

$ 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!