使用java进行网络编程(一)

使用java进行网络编程(一)

序列化与反序列化

把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。
把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。
　　对象的序列化主要有两种用途：
　　1） 把对象的字节序列永久地保存到硬盘上，通常存放在一个文件中；
　　2） 在网络上传送对象的字节序列。

　　在很多应用中，需要对某些对象进行序列化，让它们离开内存空间，入住物理硬盘，以便长期保存。比如最常见的是Web服务器中的Session对象，当有 10万用户并发访问，就有可能出现10万个Session对象，内存可能吃不消，于是Web容器就会把一些seesion先序列化到硬盘中，等要用了，再把保存在硬盘中的对象还原到内存中。

　　当两个进程在进行远程通信时，彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据，都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列，才能在网络上传送；接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

JDK类库中的序列化API

　　java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。
　　java.io.ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。
　　只有实现了Serializable和Externalizable接口的类的对象才能被序列化。Externalizable接口继承自 Serializable接口，实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为，而仅实现Serializable接口的类可以 采用默认的序列化方式 。
　　对象序列化包括如下步骤：
　　1） 创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类型的目标输出流，如文件输出流；
　　2） 通过对象输出流的writeObject()方法写对象。

　　对象反序列化的步骤如下：
　　1） 创建一个对象输入流，它可以包装一个其他类型的源输入流，如文件输入流；
　　2） 通过对象输入流的readObject()方法读取对象。

对象序列化和反序列范例：

　　定义一个Person类，实现Serializable接口

import java.io.Serializable;
 
 /**
  * <p>ClassName: Person<p>
   * <p>Description:测试对象序列化和反序列化<p>
  * @author xudp
  * @version 1.0 V
  * @createTime 2014-6-9 下午02:33:25
  */
 public class Person implements Serializable {
 
     /**
      * 序列化ID
      */
     private static final long serialVersionUID = -5809782578272943999L;
     private int age;
     private String name;
     private String sex;
 
     public int getAge() {
         return age;
     }
      public String getName() {
         return name;
     }
 
     public String getSex() {
         return sex;
     }
 
     public void setAge(int age) {
         this.age = age;
     }
     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }
 
     public void setSex(String sex) {
         this.sex = sex;
     }
 }

　　序列化和反序列化Person类对象

import java.io.File;
 import java.io.FileInputStream;
 import java.io.FileNotFoundException;
 import java.io.FileOutputStream;
 import java.io.IOException;
 import java.io.ObjectInputStream;
 import java.io.ObjectOutputStream;
 import java.text.MessageFormat;
 
 /**
  * <p>ClassName: TestObjSerializeAndDeserialize<p>
  * <p>Description: 测试对象的序列化和反序列<p>
  * @author xudp
  * @version 1.0 V
  * @createTime 2014-6-9 下午03:17:25
  */
 public class TestObjSerializeAndDeserialize {
 
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         SerializePerson();//序列化Person对象
         Person p = DeserializePerson();//反序列Perons对象
         System.out.println(MessageFormat.format("name={0},age={1},sex={2}",
                                                  p.getName(), p.getAge(), p.getSex()));
     }
     
     /**
      * MethodName: SerializePerson 
      * Description: 序列化Person对象
      * @author xudp
      * @throws FileNotFoundException
      * @throws IOException
      */
     private static void SerializePerson() throws FileNotFoundException,
             IOException {
         Person person = new Person();
         person.setName("gacl");
         person.setAge(25);
         person.setSex("男");
         // ObjectOutputStream 对象输出流，将Person对象存储到E盘的Person.txt文件中，完成对Person对象的序列化操作
         ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
                 new File("E:/Person.txt")));
         oo.writeObject(person);
         System.out.println("Person对象序列化成功！");
         oo.close();
     }
 
     /**
      * MethodName: DeserializePerson 
      * Description: 反序列Perons对象
      * @author xudp
      * @return
      * @throws Exception
      * @throws IOException
      */
     private static Person DeserializePerson() throws Exception, IOException {
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                 new File("E:/Person.txt")));
         Person person = (Person) ois.readObject();
         System.out.println("Person对象反序列化成功！");
         return person;
     }
 
 }

代码运行结果如下：

序列化Person成功后在E盘生成了一个Person.txt文件，而反序列化Person是读取E盘的Person.txt后生成了一个Person对象

serialVersionUID的作用

　　serialVersionUID: 字面意思上是序列化的版本号，凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量

private static final long serialVersionUID

　实现Serializable接口的类如果类中没有添加serialVersionUID，那么就会出现如下的警告提示

　　

　　用鼠标点击就会弹出生成serialVersionUID的对话框，如下图所示：

　　

　　serialVersionUID有两种生成方式：

　　采用

这种方式生成的serialVersionUID是1L，例如：

private static final long serialVersionUID = 1L;

采用

这种方式生成的serialVersionUID是根据类名，接口名，方法和属性等来生成的，例如：

private static final long serialVersionUID = 4603642343377807741L;

添加了之后就不会出现那个警告提示了，如下所示：

　　

　　扯了那么多，那么serialVersionUID(序列化版本号)到底有什么用呢，我们用如下的例子来说明一下serialVersionUID的作用，看下面的代码：

import java.io.File;
 import java.io.FileInputStream;
 import java.io.FileNotFoundException;
 import java.io.FileOutputStream;
 import java.io.IOException;
 import java.io.ObjectInputStream;
 import java.io.ObjectOutputStream;
 import java.io.Serializable;
 
 public class TestSerialversionUID {
 
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         SerializeCustomer();// 序列化Customer对象
         Customer customer = DeserializeCustomer();// 反序列Customer对象
         System.out.println(customer);
     }
 
     /**
      * MethodName: SerializeCustomer 
      * Description: 序列化Customer对象
      * @author xudp
      * @throws FileNotFoundException
      * @throws IOException
      */
     private static void SerializeCustomer() throws FileNotFoundException,
             IOException {
         Customer customer = new Customer("gacl",25);
         // ObjectOutputStream 对象输出流
         ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
                 new File("E:/Customer.txt")));
         oo.writeObject(customer);
         System.out.println("Customer对象序列化成功！");
         oo.close();
     }
 
     /**
      * MethodName: DeserializeCustomer 
     * Description: 反序列Customer对象
      * @author xudp
      * @return
      * @throws Exception
      * @throws IOException
      */
     private static Customer DeserializeCustomer() throws Exception, IOException {
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                 new File("E:/Customer.txt")));
         Customer customer = (Customer) ois.readObject();
         System.out.println("Customer对象反序列化成功！");
         return customer;
     }
 }
 
 /**
  * <p>ClassName: Customer<p>
  * <p>Description: Customer实现了Serializable接口，可以被序列化<p>
  * @author xudp
  * @version 1.0 V
  * @createTime 2014-6-9 下午04:20:17
  */
 class Customer implements Serializable {
     //Customer类中没有定义serialVersionUID
     private String name;
     private int age;
 
     public Customer(String name, int age) {
         this.name = name;
         this.age = age;
     }
 
     /*
      * @MethodName toString
      * @Description 重写Object类的toString()方法
      * @author xudp
     * @return string
      * @see java.lang.Object#toString()
      */
     @Override
     public String toString() {
         return "name=" + name + ", age=" + age;
     }
 }

运行结果：

序列化和反序列化都成功了。

下面我们修改一下Customer类，添加多一个sex属性，如下：

class Customer implements Serializable {
     //Customer类中没有定义serialVersionUID
     private String name;
     private int age;
 
     //新添加的sex属性
     private String sex;
     
     public Customer(String name, int age) {
         this.name = name;
         this.age = age;
     }
     
     public Customer(String name, int age,String sex) {
         this.name = name;
         this.age = age;
         this.sex = sex;
     }
 
     /*
      * @MethodName toString
      * @Description 重写Object类的toString()方法
      * @author xudp
      * @return string
      * @see java.lang.Object#toString()
      */
     @Override
     public String toString() {
         return "name=" + name + ", age=" + age;
     }
 }

　然后执行反序列操作，此时就会抛出如下的异常信息：

Exception in thread "main" java.io.InvalidClassException: Customer; 
local class incompatible: 
stream classdesc serialVersionUID = -88175599799432325, 
local class serialVersionUID = -5182532647273106745

　　意思就是说，文件流中的class和classpath中的class，也就是修改过后的class，不兼容了，处于安全机制考虑，程序抛出了错误，并且拒绝载入。那么如果我们真的有需求要在序列化后添加一个字段或者方法呢？应该怎么办？那就是自己去指定serialVersionUID。在TestSerialversionUID例子中，没有指定Customer类的serialVersionUID的，那么java编译器会自动给这个class进行一个摘要算法，类似于指纹算法，只要这个文件 多一个空格，得到的UID就会截然不同的，可以保证在这么多类中，这个编号是唯一的。所以，添加了一个字段后，由于没有显指定 serialVersionUID，编译器又为我们生成了一个UID，当然和前面保存在文件中的那个不会一样了，于是就出现了2个序列化版本号不一致的错误。因此，只要我们自己指定了serialVersionUID，就可以在序列化后，去添加一个字段，或者方法，而不会影响到后期的还原，还原后的对象照样可以使用，而且还多了方法或者属性可以用。

　　下面继续修改Customer类，给Customer指定一个serialVersionUID，修改后的代码如下：

class Customer implements Serializable {
     /**
      * Customer类中定义的serialVersionUID(序列化版本号)
      */
     private static final long serialVersionUID = -5182532647273106745L;
     private String name;
     private int age;
 
     //新添加的sex属性
     //private String sex;
     
     public Customer(String name, int age) {
         this.name = name;
         this.age = age;
     }
     
     /*public Customer(String name, int age,String sex) {
         this.name = name;
         this.age = age;
         this.sex = sex;
     }*/
 
     /*
      * @MethodName toString
      * @Description 重写Object类的toString()方法
      * @author xudp
      * @return string
      * @see java.lang.Object#toString()
      */
     @Override
     public String toString() {
         return "name=" + name + ", age=" + age;
     }
 }

　　重新执行序列化操作，将Customer对象序列化到本地硬盘的Customer.txt文件存储，然后修改Customer类，添加sex属性，修改后的Customer类代码如下：

class Customer implements Serializable {
     /**
      * Customer类中定义的serialVersionUID(序列化版本号)
     */
     private static final long serialVersionUID = -5182532647273106745L;
   private String name;
     private int age;
 
      //新添加的sex属性
     private String sex;
   
     public Customer(String name, int age) {
         this.name = name;
        this.age = age;
    }
     
     public Customer(String name, int age,String sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
         this.sex = sex;
     }
 
     /*
      * @MethodName toString
      * @Description 重写Object类的toString()方法
      * @author xudp
      * @return string
      * @see java.lang.Object#toString()
      */
     @Override
     public String toString() {
         return "name=" + name + ", age=" + age;
     }
 }

执行反序列操作，这次就可以反序列成功了，如下所示：

　　

 

serialVersionUID的取值

　　serialVersionUID的取值是Java运行时环境根据类的内部细节自动生成的。如果对类的源代码作了修改，再重新编译，新生成的类文件的serialVersionUID的取值有可能也会发生变化。
　　类的serialVersionUID的默认值完全依赖于Java编译器的实现，对于同一个类，用不同的Java编译器编译，有可能会导致不同的 serialVersionUID，也有可能相同。为了提高serialVersionUID的独立性和确定性，强烈建议在一个可序列化类中显示的定义serialVersionUID，为它赋予明确的值。

　　显式地定义serialVersionUID有两种用途：
　　　　1、 在某些场合，希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有相同的serialVersionUID；
　　　　2、 在某些场合，不希望类的不同版本对序列化兼容，因此需要确保类的不同版本具有不同的serialVersionUID。

 

网络基础概念　　

　　首先理清一个概念：网络编程 ！= 网站编程，网络编程现在一般称为TCP/IP编程。

网络通信协议及接口

　

通信协议分层思想

参考模型

IP协议

　　每个人的电脑都有一个独一无二的IP地址，这样互相通信时就不会传错信息了。

　　IP地址是用一个点来分成四段的，在计算机内部IP地址是用四个字节来表示的，一个字节代表一段，每一个字节代表的数最大只能到达255。

TCP协议和UDP协议

　　

　　TCP和UDP位于同一层，都是建立在IP层的基础之上。由于两台电脑之间有不同的IP地址，因此两台电脑就可以区分开来，也就可以互相通话了。通话一般有两种通话方式：第一种是TCP，第二种是UDP。TCP是可靠的连接，TCP就像打电话，需要先打通对方电话，等待对方有回应后才会跟对方继续说话，也就是一定要确认可以发信息以后才会把信息发出去。TCP上传任何东西都是可靠的，只要两台机器上建立起了连接，在本机上发送的数据就一定能传到对方的机器上，UDP就好比发电报，发出去就完事了，对方有没有接收到它都不管，所以UDP是不可靠的。TCP传送数据虽然可靠，但传送得比较慢，UDP传送数据不可靠，但是传送得快。

 

Socket编程

　　一般的网络编程都称为Socket编程，Socket的英文意思是“插座”。

　

　　两台电脑都安装上一个插座，然后使用一根线的两端插到两台电脑的插座上，这样两台电脑就建立好了连接。这个插座就是Socket。

　　因为互相之间都能互相通信，我说你是我的Server只是从逻辑意义上来讲，我应该把东西先发到你那里去，然后由你来处理，转发。所以你叫Server。但从技术意义上来讲，只有TCP才会分Server和Client。对于UDP来说，从严格意义上来讲，并没有所谓的Server和Client。TCP的Server的插座就叫ServerSocket，Client的插座就叫Socket。

　　两台计算机互相连接，那么首先必须得知道它们的IP地址，但是只提供IP地址是不够的，还必须要有连接的端口号，也就是要连接到哪个应用程序上。

　　端口号是用来区分一台机器上不同的应用程序的。端口号在计算机内部是占2个字节。一台机器上最多有65536个端口号。一个应用程序可以占用多个端口号。端口号如果被一个应用程序占用了，那么其他的应用程序就无法再使用这个端口号了。记住一点，我们编写的程序要占用端口号的话占用1024以上的端口号，1024以下的端口号不要去占用，因为系统有可能会随时征用。端口号本身又分为TCP端口和UDP端口，TCP的8888端口和UDP的8888端口是完全不同的两个端口。TCP端口和UDP端口都有65536个。

TCP Socket通信模型

Socket使用范例

服务器端ServerSocket

import java.net.*;
 import java.io.*;
 public class TestServerSocket{
         public static void main(String args[]) throws Exception{
                 ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);
                 /*创建一个ServerSocket对象时往往会给它指定一个端口号
                 指定端口号的意思是这个new出来的ServerSocket对象要使用的
                 是哪一个端口号，通过哪一个端口号来监听客户端的连接
                 因此指定一个端口号的意义就是为了告诉计算机ServerSocket对象
                 在哪个地方监听客户端的连接*/
                 /*服务器端接收客户端连接的请求是不间断地接收的，所以服务器端的
                 编程一般都是死循环，永不休止地运行着。*/
                 while(true){
                             Socket s = ss.accept();
                             /*在服务器端调用accept()方法接受客户端的连接对象,accept()方法是
                             一个阻塞式方法，一直在傻傻地等待着是否有客户端申请连接上来
                             然后服务器端的Socket插座就和客户端的Socket插座建立了连接了*/
                             /*客户端能否连接上服务器端，取决于服务器端是否接受客户端的连接请求
                             如果接受了客户端的连接请求，那么在服务器端就安装上一个Socket插座
                             通过这个插座与连接上的客户端就可以建立连接，互相通信了*/
                             System.out.println("A Client Connected!");
                             /*使用InputStream流接收从客户端发送过来的信息，使用DataInputStream数据流处理接收到的信息*/
                 DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
                             /*使用readUTF(方法将接收到的信息全部读取出来，存储到变量str里面
                            readUTF()方法也是一个阻塞式方法，会傻傻地等待客户端发送信息过来，然后将接收到的信息读取出来
                             如果客户端不写东西过来，它就一直在服务器端傻傻地等待着，直到客户端写东西过来为止
                             堵塞式的方法效率往往是不高的,比如说一个客户端连接上来了，但是它迟迟不发送信息，
                             那么服务器端的程序就阻塞住了，这样另外一个客户端就连接不上来了，因为另外一个客户端要想连接
                             上服务器端，就必须得在服务器端调用accept()方法，可accept()方法必须得在下一次循环时才能够被
                            调用，现在服务器端的程序运行到调用readUTF()这个方法时就阻塞住了，它要等待着已经连接上来的
                            那个客户端发送信息过来后将信息读取出来，如果客户端一直不发信息到服务器端，那么readUTF()方法
                             就一直无法读取到信息，那么服务器端的程序会阻塞在这里，无法进行下次循环，这样其他的客户端就
                             无法连接到服务器端了*/
                             String str = dis.readUTF();
                             System.out.println(str);
                     }
             }
     }

客户端Socket

import java.net.*;
 import java.io.*;
 public class TestClientSocket{
     public static void main(String args[]) throws Exception{
         Socket s = new Socket("127.0.0.1",6666);
         /*Client申请连接到Server端上*/
         /*连接上服务器端以后，就可以向服务器端输出信息和接收从服务器端返回的信息
         输出信息和接收返回信息都要使用流式的输入输出原理进行信息的处理*/
          /*这里是使用输出流OutputStream向服务器端输出信息*/
        OutputStream os = s.getOutputStream();
         DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
         Thread.sleep(30000);/*客户端睡眠30秒后再向服务器端发送信息*/
         dos.writeUTF("Hello Server!");
     }
 }

　　客户端通过端口6666向服务器端请求连接，服务器端接受客户端的连接请求以后，就在服务器端上安装一个Socket，然后让这个Socket与客户端的Socket连接，这样服务器端就可以与客户端互相通信了，当有另外一个客户端申请连接时，服务器端接受了以后，又会安装另外一个Socket与这个客户端的Socket进行连接。