Java程序設(shè)計基礎(chǔ)教程(慕課版)(第2版) 課件 第11單元 網(wǎng)絡(luò)編程

第11單元網(wǎng)絡(luò)編程Java程序設(shè)計基礎(chǔ)教程（(慕課版)(第2版)）目錄導(dǎo)航11.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議11.3

UDP通信11.2

TCP通信11.4項目實戰(zhàn)11.5單元小結(jié)11.1.1TCP及UDPTCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）叫作傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，又叫作網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是互特網(wǎng)中使用的基本通信協(xié)議。該協(xié)議包含兩個保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)闹匾獏f(xié)議，即TCP和IP，同時包含上百種其他功能的協(xié)議。UDP是UserDatagramProtocol的簡稱，中文名是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，是OSI（OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互連）參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)。UDP無須三次握手確保連接雙方都已準(zhǔn)備就緒就可以傳輸數(shù)據(jù)。因為免去了三次握手，所以其消耗的服務(wù)器負(fù)載要遠(yuǎn)小于TCP/IP。套接字（Socket）是TCP/IP中的基本概念，負(fù)責(zé)將TCP/IP包發(fā)送到指定的IP地址。它可以看作兩個程序通信連接中的端點。數(shù)據(jù)被寫入套接字中后，該套接字將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一個套接字中，使數(shù)據(jù)能夠傳送給其他程序。URL是對可以從互聯(lián)網(wǎng)上得到的資源位置和訪問方法的一種簡潔表示，是互聯(lián)網(wǎng)上資源的標(biāo)準(zhǔn)地址?；ヂ?lián)網(wǎng)上的每個文件都有一個唯一的URL，它包含的信息指出文件的位置以及瀏覽器應(yīng)該怎么處理它。URL由Internet資源類型（http或ftp等）、服務(wù)器地址（host）、端口（port）和資源在服務(wù)器上的位置組成。任務(wù)11-1URL類和URLConnection類的使用文件URLDemo.javapublicclassURLDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){try{URLurl=newURL("/index.html");System.out.println("默認(rèn)端口是："+url.getDefaultPort());//打開一個URLConnection類對象URLConnectionurlConn=url.openConnection();//獲取請求頭Map<String,List<String>>map=urlConn.getHeaderFields();for(Entry<String,List<String>>entry:map.entrySet()){System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());}System.out.println("content-type:"+urlConn.getContentType());System.out.println("是否獲取用戶緩存："+urlConn.getDefaultUseCaches());}catch(MalformedURLExceptione){e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}運行結(jié)果如圖11-1所示。11.1.2IP地址及端口號IP地址具有唯一性，用于唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的一臺設(shè)備。IPv4

（InternetProtocolVesion4，網(wǎng)際協(xié)議版本4，現(xiàn)行的IP版本）地址由4個小于256的字節(jié)組成，這些字節(jié)通過以“.”連接的32位字符串來表示，如24；IPv6（InternetProtocolVersion6，網(wǎng)際協(xié)議版本6）

則使用8個16位的無符號整數(shù)，通過用冒號“∶”隔開表示，例如6dfe:3312:1123:12df:dfdd:123s:fed2:ss4e。Java網(wǎng)絡(luò)包中提供了Inet4Address類和Inet6Address類，分別對應(yīng)IPv4和IPv6地址。由于IP地址是數(shù)字標(biāo)識，難于記憶和書寫，所以在IP地址的基礎(chǔ)上又發(fā)展出一種符號化的地址方案，來代替數(shù)字型的IP地址，每一個符號化的地址與特定的IP地址對應(yīng)。因為符號化的地址有其對應(yīng)的意義和內(nèi)容，所以記憶和書寫都非常方便。這些符號化的地址就是域名，例如人民郵電出版社的域名就是

。但域名不能直接被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所識別，需要域名服務(wù)器（DomainNameServer，DNS）對域名與IP地址做對應(yīng)的轉(zhuǎn)換。計算機端口對應(yīng)的英文是port。硬件中的端口也稱接口；在軟件中，端口一般是指網(wǎng)絡(luò)中面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)的通信協(xié)議識別代碼，是一種抽象的軟件結(jié)構(gòu)，包括一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸入輸出緩沖區(qū)。計算機在通信時需要指定端口，以傳遞信息。端口號可以是0～65535之間的任意一個整數(shù)。任務(wù)11-2IP類的使用文件IPDemo.javapublicclassIPDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){try{InetAddressip=InetAddress.getByName("");System.out.println("主機名是："+ip.getHostName()+"，

地址是："+ip.getHostAddress());System.out.println("地址是否可達(dá)："+ip.isReachable(1000));InetAddress[]ads=InetAddress.getAllByName("");System.out.println("開始獲取當(dāng)前域名對應(yīng)的所有IP地址：");for(InetAddressad:ads){System.out.println(""+ad.getHostName()+":"+ad.getHostAddress());}System.out.println("結(jié)束獲取當(dāng)前域名對應(yīng)的所有IP地址。");System.out.println("當(dāng)前主機的地址是："+InetAddress.getLocalHost());}catch(UnknownHostExceptione){e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}運行結(jié)果如圖11-2所示目錄導(dǎo)航11.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議11.3

UDP通信11.2

TCP通信11.4項目實戰(zhàn)11.5單元小結(jié)11.2.1Socket類當(dāng)兩個程序想要通信的時候，可以使用Socket類建立套接字連接，使呼叫的一方成為客戶端，接收的一方成為服務(wù)器端。服務(wù)器端使用的套接字是ServerSocket。Socket類和ServerSocket類使用的IP地址和端口號必須相同，端口號在服務(wù)器端和客戶端必須一致才能通信。③

服務(wù)器端接收到請求，進(jìn)行處理并返回給客戶機處理結(jié)果。④

客戶端接收結(jié)果，進(jìn)行后續(xù)處理。②

客戶端對指定的端口發(fā)起請求。①

服務(wù)器端開啟監(jiān)聽功能，監(jiān)聽指定端口。客戶端/服務(wù)器端對話過程11.2.1Socket類在Java中，Socket類的創(chuàng)建有兩種方式，一種是非阻塞式創(chuàng)建（這種方式可以設(shè)置超時時間）：Socketso=newSocket();SocketAddresssaddr=newInetSocketAddress(InetAddress.getByName(""),80);so.connect(saddr,3000);另一種是阻塞式創(chuàng)建：Socketso=newSocket("",80);或者Socketso=newSocket(InetAddress.getByName(""),80);11.2.2ServerSocket類ServerSocket類是服務(wù)器端套接字，用于對指定的端口進(jìn)行監(jiān)聽。當(dāng)監(jiān)聽到請求之后，可以使用accept()方法接收客戶端發(fā)來的消息。該方法是阻塞的，直到有連接響應(yīng)，才會返回一個Socket對象。服務(wù)器可以使用該Socket類與客戶端進(jìn)行通信。圖11-3Socket類的通信模型任務(wù)11-3端到端通信文件SocketClientDemo.javapublicclassSocketClientDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){try(Socketsocket=newSocket("localhost",8182);InputStreamis=socket.getInputStream();OutputStreamos=socket.getOutputStream()){System.out.println("已經(jīng)連接上服務(wù)器，等待服務(wù)器端返回數(shù)據(jù)：");byte[]buf=newbyte[2048];inti=0;StringBuildersb=newStringBuilder();while((i=is.read(buf))!=-1){sb.append(newString(buf,"UTF-8"));}System.out.println("服務(wù)器端返回數(shù)據(jù)："+sb);}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}任務(wù)11-3端到端通信文件SocketServerDemo.javapublicclassSocketServerDemo{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{try(ServerSocketss=newServerSocket(8182)){while(true){try(Socketso=ss.accept();OutputStreamos=so.getOutputStream();PrintWriterpw=newPrintWriter(os);InputStreamis=so.getInputStream()){System.out.println("客戶端地址【："+so.getInetAddress()+"，端口號："+so.getPort()+"】已經(jīng)連接到服務(wù)器！");pw.write("Hello，"+so.getInetAddress()+",非常感謝您的本次連接。");pw.write("連接成功！");pw.flush();System.out.println("服務(wù)器端數(shù)據(jù)返回成功！開始后續(xù)數(shù)據(jù)的交流步驟！");}}}}}運行結(jié)果如圖11-4所示。目錄導(dǎo)航11.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議11.3

UDP通信11.2

TCP通信11.4項目實戰(zhàn)11.5單元小結(jié)11.3.1DatagramPacket類與UDP通信相關(guān)的處理類是DatagramPacket類，該類位于

包下。該類在接收方和發(fā)送方創(chuàng)建的對象是不同的，當(dāng)發(fā)送的時候，發(fā)送方不僅要將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)告訴DatagramPacket對象，還需要將數(shù)據(jù)要發(fā)送的地址和端口號告訴DatagramPacket對象；接收方則只需聲明要獲取的數(shù)據(jù)即可。方法功能描述DatagramPacket(byte[]buf,intlength)創(chuàng)建時指定封裝的字節(jié)數(shù)據(jù)和長度大小，用于數(shù)據(jù)接收方DatagramPacket(byte[]buf,intoffset,int

length)創(chuàng)建時指定封裝的字節(jié)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的偏移量和讀取長度，用于數(shù)據(jù)接收方DatagramPacket(byte[]buf,intlength,

InetAddressaddr,intprot)創(chuàng)建時指定封裝的字節(jié)數(shù)據(jù)、封裝數(shù)據(jù)的大小、指定數(shù)據(jù)包的IP地址和端口號，用于數(shù)據(jù)發(fā)送方DatagramPacket(byte[]buf,intoffset,int

length,InetAddressaddr,intprot)創(chuàng)建時指定封裝的字節(jié)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的偏移量、封裝數(shù)據(jù)的大小、指定數(shù)據(jù)包的IP地址和端口號，用于數(shù)據(jù)發(fā)送方InetAddressgetAddress()返回DatagramPacket對象的IP地址。如果是發(fā)送方，則返回接收方的IP地址；如果是接收方，則返回發(fā)送方的IP地址intgetOffset()返回要發(fā)送數(shù)據(jù)的偏移量或要接收數(shù)據(jù)的偏移量intgetPort()同getAddress()方法類似，用于返回端口號voidsetPort()設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)包的遠(yuǎn)程主機端口號byte[]getData()用于返回將要發(fā)送或者接收的數(shù)據(jù)，發(fā)送方返回發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方返回接收數(shù)據(jù)byte[]setData(byte[]buf)設(shè)置數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)intgetLength()返回將要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的長度表11-1DatagramPacket類中常用的方法11.3.2DatagramSocket類DatagramSocket類專用于發(fā)送和接收使用DatagramPacket類打包的數(shù)據(jù)。兩者分工明確，前者負(fù)責(zé)接收和發(fā)送經(jīng)過后者打包的數(shù)據(jù)，后者則專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的打包工作。表11-2DatagramSocket類中常用的方法方法功能描述DatagramSocket(intport)構(gòu)造數(shù)據(jù)包套接字并將其綁定到本地主機上的指定端口DatagramSocket(intport,InetAddressladdr)創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包套接字，綁定到指定的本地地址DatagramSocket(SocketAddressbindaddr)創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)包套接字，綁定到指定的本地套接字地址voidconnect(InetAddressaddress,intport)將套接字連接到其遠(yuǎn)程地址voiddisconnect()斷開連接intgetReceiveBufferSize()獲取DatagramSocket類的SO_RCVBUF參數(shù)的值，即平臺在DatagramSocket類上輸入的緩沖區(qū)大小intgetSendBufferSize()獲取DatagramSocket類的SO_SNDBUF參數(shù)的值，即平臺在DatagramSocket類上輸出的緩沖區(qū)大小intgetSoTimeout()檢索SO_TIMEOUT的設(shè)置voidsetSoTimeout(inttimeout)以指定的超時時間（以毫秒為單位）啟用/禁用SO_TIMEOUTvoidreceive(DatagramPacketp)從指定套接字接收數(shù)據(jù)包voidsend(DatagramPacketp)從指定套接字發(fā)送數(shù)據(jù)包任務(wù)11-4UDP通信模型文件UDPSendDemo.javapackagecom.lw.chapter11;importjava.io.IOException;import.DatagramPacket;import.DatagramSocket;import.InetAddress;import.SocketException;import.UnknownHostException;publicclassUDPSendDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//使用字符串創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)組byte[]b="你好，服務(wù)器，這是第一個數(shù)據(jù)包".getBytes();//聲明發(fā)送的DatagramSocket對象DatagramSocketds=null;try{//創(chuàng)建DatagramPacket對象，并初始化數(shù)據(jù)、長度、目標(biāo)地址和端口號參數(shù)DatagramPacketdp=newDatagramPacket(b,b.length,InetAddress.getByName("localhost"),9900);//創(chuàng)建DatagramSocket對象ds=newDatagramSocket(9901);//發(fā)送數(shù)據(jù)ds.send(dp);任務(wù)11-4UDP通信模型//輸出信息System.out.println("發(fā)送信息：");System.out.println("數(shù)據(jù)："+newString(dp.getData(),"UTF-8")+"；發(fā)送到："+dp.getAddress().getHostAddress()+"；

端口號："+dp.getPort());}catch(UnknownHostExceptione){e.printStackTrace();}catch(SocketExceptione){e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}finally{//關(guān)閉DatagramSocket對象if(null!=ds){ds.close();}}}}文件UDPRecvDemo.javapackagecom.lw.chapter11;importjava.io.IOException;import.DatagramPacket;import.DatagramSocket;import.SocketException;任務(wù)11-4UDP通信模型publicclassUDPRecvDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//創(chuàng)建一個字節(jié)數(shù)組，用于存放數(shù)據(jù)byte[]b=newbyte[2048];//創(chuàng)建一個DatagramPacket對象DatagramPacketdp=newDatagramPacket(b,2048);//聲明DatagramSocket對象DatagramSocketds=null;try{//初始化DatagramSocket對象ds=newDatagramSocket(9900);//接收數(shù)據(jù)ds.receive(dp);//輸出信息System.out.println("接收數(shù)據(jù)：");System.out.println("數(shù)據(jù)："+newString(dp.getData(),"UTF-8").trim()+"；

來源："+dp.getAddress().getHostAddress()+"；

端口號："+dp.getPort());}catch(SocketExceptione){e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}finally{if(null!=ds){ds.close();}//關(guān)閉DatagramSocket對象}}}運行結(jié)果分別如圖11-5和圖11-6所示。圖11-5發(fā)送信息的運行結(jié)果圖11-6接收數(shù)據(jù)的運行結(jié)果目錄導(dǎo)航11.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議11.3

UDP通信11.2

TCP通信11.4項目實戰(zhàn)11.5單元小結(jié)項目11-1設(shè)計通信程序QQ和微信現(xiàn)在已經(jīng)成了很多人無法離開的通信交流軟件，它們方便了人們的交流和溝通。通過對Java的學(xué)習(xí)，再結(jié)合多線程和UDP通信，聊天軟件的神秘面紗就可以揭開了，聊天軟件的核心也就非常好理解了。本項目結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容模仿編寫一個聊天室，實現(xiàn)聊天室消息的發(fā)送和接收功能，并將接收的數(shù)據(jù)顯示出來。

程序運行結(jié)果如圖所示。項目11-1設(shè)計通信程序文件ChatClientDemo.javapackagecom.lw.chapter11;importjava.io.IOException;import.DatagramPacket;import.DatagramSocket;import.InetAddress;import.SocketException;import.UnknownHostException;importjava.util.Scanner;publicclassChatClientDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){@SuppressWarnings("resource")Scannerscan=newScanner(System.in);//用于獲取客戶端監(jiān)聽的端口和發(fā)送的數(shù)據(jù)System.out.println("請輸入監(jiān)聽端口：");StringportStr=scan.nextLine();//獲取用戶監(jiān)聽端口intport=Integer.parseInt(portStr);//轉(zhuǎn)化成int類型的數(shù)值//定義一個線程對象，異步接收服務(wù)器端的廣播數(shù)據(jù)Runnabler=newRunnable(){@SuppressWarnings("resource")@Overridepublicvoidrun(){byte[]buf=newbyte[1024];//字節(jié)數(shù)據(jù)對象//初始化DatagramPacket對象DatagramPacketdp=newDatagramPacket(buf,buf.length);DatagramSocketds=null;try{ds=newDatagramSocket(port);//創(chuàng)建DatagramSocket對象}catch(SocketExceptione1){e1.printStackTrace();}//循環(huán)監(jiān)聽數(shù)據(jù)while(true){try{//監(jiān)聽并接收數(shù)據(jù)ds.receive(dp);//輸出數(shù)據(jù)System.out.println(newString(dp.getData(),"UTF-8"));}catch(SocketExceptione){e.printStackTrace();}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}}};項目11-1設(shè)計通信程序//啟動異步線程進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)聽Threadt=newThread(r);t.start();

//通過主線程進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送DatagramSocketds=null;try{ds=newDatagramSocket();while(true){//獲取用戶輸入數(shù)據(jù)Stringline=scan.nextLine();//如果是非空數(shù)據(jù)，則發(fā)送消息，否則獲取下一行的輸入if(null!=line){//組裝數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式是port:messageline=port+":"+line;//創(chuàng)建數(shù)據(jù)包DatagramPacketdp=newDatagramPacket(line.getBytes(),line.getBytes().length,InetAddress.getByName("localhost"),9901);//發(fā)送數(shù)據(jù)包try{ds.send(dp);}catch(IOExceptione){e.printStackTrace();}}else{continue;}}}catch(SocketExceptione){e.printStackTrace();}catch(UnknownHostExceptione1){e1.printStackTrace();}finally{//關(guān)閉數(shù)據(jù)流if(null!=ds){ds.close();}}}}項目11-1設(shè)計通信程序服務(wù)器端實現(xiàn)代碼如下。packagecom.lw.chapter11;importjava.io.IOException;import.DatagramPacket;import.DatagramSocket;import.InetAddress;import.SocketException;importjava.util.HashSet;importjava.util.Set;publicclassChatServerDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//使用Set集合保存注冊用戶的信息Set<String>registerSet=newHashSet<>();byte[]buf=newbyte[1024];//初始化數(shù)據(jù)數(shù)組//不間斷監(jiān)聽DatagramSocketds=null;try{ds=newDatagramSocket(9901);文件ChatServerDemo.javawhile(true){//初始化DatagramPacket對象DatagramPacketdp=newDatagramPacket(buf,buf.length);//接收數(shù)據(jù)ds.receive(dp);//處理客戶端數(shù)據(jù)Stringinfo=newString(dp.getData(),"UTF-8");//客戶端數(shù)據(jù)StringportStr=info.substring(0,info.indexOf(":"));//截取端口號StringhostName=dp.getAddress().getHostAddress();//組裝host地址信息Stringhost=hostName+"-"+portStr