Java 网络编程

Java 网络编程

网络基本知识：

在Java中，网络程序有两种协议：TCP和UDP。TCP通过握手协议进行可靠的连接，UDP则是不可靠的连接。

IP地址：用于标记一台计算机的“身份证”。

IP地址由网络地址（确定网络）和主机地址（网络中的主机）组成。

子网掩码：为了区分网络地址和主机地址。

IP地址分为A类、B类、C类（常用）、D类和E类地址。

127.0.0.1 （localhost）是本机地址。

IPv4 和 IPv6

IPv4使用32位二进制表示，可以表示为4个十进制数。

SMTP是简单邮件传输协议，端口号是25.

Telnet用于连接远程计算机或互联网计算机提供的服务。每个服务都会设定一个端口。

给出类似 telnet ip port 即可与特定的服务进行通信

如果要连接互联网的服务，不仅要给出端口，还要给出计算机的名称，只有给出IP地址和端口号时，才能够请求服务，并接收到应答。

URL和URI

URI：统一资源标识符，用于标识一个web资源，包含了两个部分。

（1）URL：统一资源定位符。能够精确的定位数据的URI

（2）URN：统一资源名称。除了URL的URI。

在Java中URI和URL是分开的两个类，URI类专门用于解析，URL用于通信。

URL

1. URI分类

绝对和相对：

（1）绝对URI是指有确定的协议。比如http，ftp。后面以/进行分隔。

（2）相对URI是没有scheme的。

透明和不透明：

（1）不透明URI是不能够被解析的URI。不透明URI是绝对URI。Scheme后面的部分不是以/进行分割。

分层和不分层：

（1）分层是绝对透明URI或相对URI。

默认的网页端口是80.

2. URI的作用：

(1) 解析

[scheme:]scheme-specific-part[#fragment]

Scheme表示用的协议，可以是http\https\ftp\file等。

Scheme-specific-part是其余部分。

进一步细分：

[scheme:][//authority][path][?query][#fragment]

常用方法：

getScheme()获得scheme

getSchemeSpecificPart()

getPath()

getAuthority()

(2) 相对标识符和绝对标识符的转换

函数resolve和relative

示例代码：

任务1：取得特定网址的html代码。

任务2：分析地址信息。

任务3：绝对地址和相对地址转换

//示例代码1

package com.chenjo.net;

import java.net.URI;
import java.net.URL;
import java.util.Scanner;



public class URLTest1 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		URL url = new URL("http://www.ecnu.edu.cn");
		Scanner in = new Scanner(url.openStream());
		while (in.hasNextLine()) {
			String str = in.nextLine();
			System.out.println(str);
		}

		URI uri = new URI("http://kanglecrj.iteye.com");
		System.out.println(uri.getScheme());
		System.out.println(uri.getSchemeSpecificPart());
		System.out.println(uri.getAuthority());
		System.out.println(uri.getUserInfo());
		System.out.println(uri.getHost());
		System.out.println(uri.getPort());
		System.out.println(uri.getPath());
		System.out.println(uri.getQuery());
		System.out.println(uri.getFragment());

		String str = "/article/details/6705033";
		URI combined = uri.resolve(str);// 根据uri的路径把str变成绝对地址
		System.out.println(combined.getScheme()
				+ combined.getSchemeSpecificPart());

		URI relative = uri.relativize(new URI(str));
		System.out.println(relative.getSchemeSpecificPart());

	}

}
/*
......
http
//blog.csdn.net/xiazdong
blog.csdn.net
null
blog.csdn.net
-1
/xiazdong
null
null
http//blog.csdn.net/article/details/6705033
/article/details/6705033
 */

 

URL和URLConnection

URL的作用

1. 如果想要获取每个网页的html源码，比如http://kanglecjr.iteye.com 则只需要：

（1）URL url = new URL("http://kanglecjr.iteye.com");

（2）Scanner in = new Scanner(url.openStream());

即可。

2. 获取消息头信息

URLConnection conn = url.openConnection

conn.getHeaderFields(); 返回一个Map<String, List<String>>

conn.getContentLength();

conn.getContentType();

conn.getDoOutput(true); 获得输出流

conn.getOutputStream();

conn.getInputStream();

//代码示例二

package com.chenjo.net;


import java.net.*;
//import sun.misc.*;
import java.util.*;
//import java.io.*;

public class URLConnectionTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String urlName = "http://java.sun.com";
		URL url = new URL(urlName);
		URLConnection connection = url.openConnection();
		Map<String, List<String>> map = connection.getHeaderFields();
		for (Map.Entry<String, List<String>> entry : map.entrySet()) {
			String key = entry.getKey();
			List<String> value = entry.getValue();
			System.out.println(key + ":" + value);
		}	
	}
}
/*

null:[HTTP/1.1 200 OK]
X-Frame-Options:[SAMEORIGIN]
Content-Language:[en]
Access-Control-Allow-Origin:[*]
Date:[Mon, 21 Jul 2014 11:42:53 GMT]
Content-Length:[47758]
X-Akamai-Transformed:[9 - 0 pmb=mRUM,1]
Content-Type:[text/html; charset=utf-8]
Connection:[keep-alive]
X-Powered-By:[Servlet/2.5 JSP/2.1]
Server:[Oracle-Application-Server-11g Oracle-Web-Cache-11g/11.1.1.6.0 (TH;max-age=300+0;age=65;ecid=11957576370342462,0:1)]

*/

 

在网页中如果要提交数据给web服务器，通常要把数据发送给web服务器，然后web服务器委派一个脚本对数据进行处理，返回一个应答。

通常发送数据的方法有两种：get和post。

（1）get方法是直接把数据跟在url的后面，以name=value进行传输，每个数据之间用&进行分隔，value中的空格用+替换，非字母数字用%替换，并猴哥两个16进制数，这种编码方式称为URL编码。URLEncoder和URLDecoder

（2）post方法是通过URLConnection发送给服务器，编码方式和get一样。URLEncoder.encode(VALUE, "UTF-8); 一般在传输中文时会运用编码和解码。

示例：通过URLEncoder和URLDecoder编码和解码

（略）

InetAddress 根据域名得到IP地址或名称

没有构造方法，通过：

（1）InetAddress i1 = InetAddress.getByName(String) 返回一个InetAddress实例。

（2）如果一个主机有多个ip地址，比如google，有5个ip地址，就调用

InetAddress[] i2 = InetAddress.getAllByName(String);  

InetAddress.getLocalhost() 获得本机的InetAddress实例。

//代码实例

package com.chenjo.net;

import java.net.InetAddress;

public class InetAddressTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
		System.out.println("本机地址："+local.getHostAddress());
		System.out.println("本机名称："+local.getHostName());
		InetAddress[] remote = InetAddress.getAllByName("www.google.com");
		for(InetAddress a : remote)
		{
			System.out.println("地址："+a.getHostAddress());
			System.out.println("名称："+a.getHostName());
		}	
	}
}
/*

本机地址：172.16.4.18
本机名称：netbar-8f-08
地址：173.194.127.112
名称：www.google.com
地址：173.194.127.113
名称：www.google.com
地址：173.194.127.116
名称：www.google.com
地址：173.194.127.114
名称：www.google.com
地址：173.194.127.115
名称：www.google.com

 */

 

Socket（TCP）

Socket是一个用于机器之间通信的类。

Socket客户端：

（1）Socket s = new Socket(ip, port); 打开一个 套接字，发送请求

（2）InputStream istream = s.getInputStream(); 接收数据

（3）OutputStream ostream = s.getOutputStream(); 发送数据

需要用PrintWriter和Scanner进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

Socket服务器：注意多个客户端同时访问服务器的问题：多线程

（1）ServerSocket server = new ServerSocket(port); 创建一个端口

（2）Socket s = server.accept(); 只有当有客户端请求并连接，函数才会返回

（3）InputStream istream = s.getInputStream(); 接收数据

（4）OutputStream ostream = s.getOutputStream(); 发送数据

需要用PrintWriter 和 Scanner 进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

我们在使用PrintWriter时需要使用println()函数；

当服务器或客户端任意一方请求结束通信，则立刻停止。

问题1：在套接字中会发生阻塞的地方：

（1）实例化Socket时，会阻塞。

（2）在in.nextLine()类似操作时会阻塞。

解决方法：

（1）对于第一个问题，解决方法：

Socket s = new Socket(); 建立无连接socket

s.connect(new InetSocketAddress(host, pot), timeout); 设置超时。

（2）对于第二个问题，解决方法是设置s.setSoTimeout(long) 设置超时时长

问题2：当客户端想要关闭套接字时，但却不能确定服务器是否还在发送数据，但是只要一关闭就立刻断开。

解决方法：

socket.shutdownOutput() 关闭输出流

socket.shutdownInput() 关闭输入流

为半关闭的示例代码：客户端发送hello给服务器，同时关闭输出流，服务器接收到后关闭输入流，等待5秒发送ECHO hello给客户端。

package com.chenjo.net;

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class ShutdownOutputClient {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		Socket s = new Socket("localhost",8819);
		Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		out.println("Hello");//输出hello
		s.shutdownOutput();	//关闭输出流
		System.out.println("关闭连接");
		while(in.hasNextLine()){
			System.out.println(in.nextLine());
		}
		s.close();
	}
}

 

package com.chenjo.net;

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class ShutdownOutputServer {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
		Socket s = server.accept();
		Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		String str = in.nextLine();
		System.out.println(str);
		s.shutdownInput();
		System.out.println("关闭输入流");
		
		Thread.sleep(5000);
		out.println("Echo:"+str);
		s.close();
	}

}

 

 

综合代码举例：实现一个简单的对等通信程序，通过多线程，一个线程接收数据，一个线程发送数据。

//Client.java

package com.chenjo.net;

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client{
	public static void main(String[]args)throws Exception{
		Socket s = new Socket("localhost",8819);
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		Thread t = new Thread(new Receive(s));
		t.start();
		//以下代码用于发送数据
		Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
		while(in.hasNextLine()){	//一直不断
			out.println(in.nextLine());	//发送键盘输入数据
		}
	}
}
class Receive implements Runnable	//这个类用于接收数据
{
	private Socket s;
	public Receive(Socket s)
	{
		this.s = s;
	}
	public void run()
	{
		try{
			Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());	//in：接收数据
		
			String str = null;
			while(true)
			{
				str = in.nextLine();	
				System.out.println("服务器说："+str);	//打印接收数据
			}
			
		}
		catch(Exception e){}
	}
}
/*
C: Hello
服务器说：S: Hi!
C: Are you the boss?
服务器说：S: Yes, I am the boss.
C: OK. See you tomorrow, my boss!
服务器说：S: See you!
 
 */

 

//Server.java

package com.chenjo.net;

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server{
	public static void main(String[]args)throws Exception{
		ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
		Socket s = server.accept();
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		Thread t = new Thread(new Receive1(s));
		t.start();
		//以下代码用于发送数据
		Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
		while(in.hasNextLine()){	//一直不断
			out.println(in.nextLine());	//发送键盘输入数据
		}
	}
}
class Receive1 implements Runnable	//这个类用于接收数据
{
	private Socket s;
	public Receive1(Socket s)
	{
		this.s = s;
	}
	public void run()
	{
		try{
			Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());	//in：接收数据
		
			String str = null;
			while(true)
			{
				str = in.nextLine();	
				System.out.println("客户端说："+str);	//打印接收数据
			}
			
		}
		catch(Exception e){}
	}
}
/*
客户端说：C: Hello
S: Hi!
客户端说：C: Are you the boss?
S: Yes, I am the boss.
客户端说：C: OK. See you tomorrow, my boss!
S: See you!
 
*/

 

以上程序属于C/S，需要同时维护客户端和服务器的代码。

B/S: 浏览器和服务器，只需要维护一方代码即可。

 

聊天工具使用UDP非常多，因为我们通常也会遇到我们发给对方一条消息，对方却没有收到的情况。

DatagramPacket 和 DatagramSocket 数据报

代码举例：实现服务器发送数据报到客户端

package com.chenjo.net;


import java.net.*;
import java.io.*;
public class DatagramClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		byte[]buf = new byte[1024];
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,1024);
		DatagramSocket client = new DatagramSocket(9000);
		client.receive(packet);
		String str = new String(buf,0,packet.getLength());
		System.out.println(packet.getAddress().getHostName()+":"+str);
		client.close();
	}

}
/**
Result:
172.16.4.18:hello world
*/

 

package com.chenjo.net;


import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class DatagramServer {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		DatagramSocket server = new DatagramSocket(3000);
		String str = "hello world";
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),InetAddress.getLocalHost(),9000);
		server.send(packet);
		server.close();
	}
}

 

 

PrintWriter 的autoflush

如果 PrintWriter writer =  new PrintWriter(out, true);

则调用println()、printf()、format()函数时会自动刷新，其他函数都不会，比如write()、print()函数时不会自动刷新。

 

网络编程常见异常

 

第1个异常是java.net.BindException: Address already in use: JVM_Bind。该异常发生在服务器端进行new ServerSocket(port) (port 是 一个 0-65536的整型值）操作时。异常的原因是因为该port端口已经被占用被监听。此时用netstat -an 命令，可以看到一个Listening 状态的端口。只需要找一个没有被占用的端口就能解决这个问题。

 

第2个异常是java.net.ConnectionException: Connection refused: connect。该异常发生在客户端进行new Socket(ip, port) 操作时。该异常发生的原因是或者具有ip地址的机器无法找到（也就是说当前机器不存在到指定ip的路由），或者该ip存在，但找不到指定的被监听端口。出行该问题，首先检查客户端的ip和port是否写错了，如果正确则从客户端ping一下服务器看能否ping通（服务器端把ping禁掉则需要另外的办法），则看在服务器端的指定监听端口的程序是有已启动，肯定能解决这个问题。

 

第3个异常时java.net.SocketException: Socket is closed，该异常在客户端和服务器均可能发生。异常的原因是己方主动关闭了连接后（调用了Socket的close方法）再对网络连接进行读写操作。

 

第4个异常是java.net.SocketException: (Connection reset 或者 Connect reset by peer: Socket write error)。该异常在客户端和服务器端均可能发生，引起该异常的原因有两个，第一个就是如果一端的Socket被关闭（或主动关闭或因为异常退出而引起的关闭），另一端仍发送数据，发送的第一个数据包引发该异常（Connection reset by peer）。另一个是一端退出，但退出时并未关闭该连接，另一端如果再从连接中读数据则被抛出该异常（Connection reset）。简单地说就是在连接断开后的读和写操作引起的。

 

第5个异常是java.net.SocketException: Broken pipe。该异常在客户端和服务器端均有可能发生。在第4个异常的第一种情况中（也就是抛出SocketException: Connect reset by peer: Socket write error后），如果再继续写数据则抛出该异常。前两个异常的解决方法是首先确保程序退出前关闭所有的网络连接，其次是要检测对方的关闭连接操作，发现对方关闭连接后自己也要关闭该连接。

 

类QQ客户端：

package com.chenjo.net;

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Client3 extends JFrame{

	static JTextArea area;
	JTextField field;
	JButton button;
	static PrintWriter writer;
	public Client3(){
		this.setTitle("客户端");
		this.setSize(400,500);
		area = new JTextArea(25,30);
		area.setEditable(false);
		field = new JTextField(20);
		button = new JButton("提交");
		JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
		JPanel panel = new JPanel();
		this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
		panel.add(field);
		panel.add(button);
		this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
		this.setVisible(true);
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		button.addActionListener(new ActionListener(){

			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String text = field.getText();
				writer.println(text);
				area.append("我："+text+"\n");
				field.setText("");
			}
			
		});
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		Client3 c = new Client3();
		Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8899);
		OutputStream out = socket.getOutputStream();
		BufferedReader reader1 = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		writer = new PrintWriter(out,true);
		System.out.println("已经成功和服务器连接...");
		while(true){
			String line = reader1.readLine();
			area.append("服务器："+line+"\n");
		}
	}

}

 

类QQ服务器：

package com.chenjo.net;



import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Server3 extends JFrame{
	static JTextArea area;
	JTextField field;
	JButton button;
	static PrintStream writer;
	public Server3(){
		this.setTitle("服务器");
		this.setSize(400,500);
		area = new JTextArea(25,30);
		area.setEditable(false);
		field = new JTextField(20);
		button = new JButton("提交");
		JPanel panel = new JPanel();
		JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
		this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
		panel.add(field);
		panel.add(button);
		this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
		this.setVisible(true);
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		button.addActionListener(new ActionListener(){

			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String text = field.getText();
				writer.println(text);
				area.append("我："+text+"\n");
				field.setText("");
			}
			
		});
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Server3 s = new Server3();
		ServerSocket server = new ServerSocket(8899);
		System.out.println("开始监听...");
		Socket socket = server.accept();
		InetAddress address = socket.getInetAddress();
		String name = address.getLocalHost().getHostName();
		System.out.println(name+"已连接");
		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		writer = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true);
		while (true) {
			String line = null;
			line = reader.readLine();
			if (line != null) {	
					area.append("客户端："+line+"\n");
			}

		}
	}

}

 

原文出处：