Java从零开始第15讲网络编程，XML和JSON-优快云博客

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本文介绍了Java的网络编程基础知识，包括TCP协议和套接字的概念，以及多线程网络编程的应用。接着讲解了XML的用途、格式及Java中DOM4J解析XML的方法。最后提到了JSON作为数据交换格式的广泛应用，并简单提及了JSON解析库Gson和FastJson。

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Java从零开始第15讲网络编程，XML和JSON

网络编程
XML语言
JSON
- JSON解析
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网络编程

在本讲之前，我们所有编写的程序都是单机运行的，并没有任何需要网络的部分，而现在让我们学习运用网络的编程

在学习代码之前，让我们先学习两个概念，协议（protocol）和套接字（socket）

协议是端到端通信需要遵循的规矩，你不需要具体理解协议的内容，你只需要明白协议是用于约束信息在网络上传输的东西，就像是交警一样

而套接字，是端到端通信的端点，是网络驱动提供给应用程序编程的一种接口，一种标准，一种机制，当我们想要通过网络传输或者接收文件时，我们都是通过套接字来完成的

TCP的网络编程

TCP是一种非常常用的协议，TCP拥有很多机制，能够保证运输的信息全部到达

TCP编程主要使用到两个类，ServerSocket类和Socket类

让我们直接通过实例来学习

// 服务器端
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8000);// 4096为端口号
        System.out.println("服务器启动了");

        Socket socket = ss.accept();// 如果没有连接，会阻塞在此处
        System.out.println("服务器被连接了");

        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        ps.println("欢迎连接");// 发送消息

        InputStream is = socket.getInputStream();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        String text = br.readLine();
        System.out.println("接收到消息：" + text);//接收消息

        ss.close();// 运行结束后关闭
        System.out.println("服务器关闭了");
    }
}



// 客户端
import java.io.*;
import java.net.Socket;

class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8000);// 127.0.0.1为本机IP地址


        InputStream is = socket.getInputStream();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        String text = br.readLine();
        System.out.println("接收到消息：" + text);

        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        ps.println("不客气");

        socket.close();// 使用结束后关闭
        System.out.println("连接关闭了");
    }
}

注意着两段代码要分开运行，先运行服务器端代码，再运行客户端代码

多线程网络编程

在真实的服务器和客户端模型中，肯定不能像上面这样一对一交互，服务器需要面对连接不同的客户端，是一对n的交互，为了能够完成一对多的交互，我们需要引入多线程

让我们同样直接用代码来学习：

// 服务器端
package general;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Network {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8000);// 4096为端口号
        System.out.println("服务器启动了");

        while (true) {
            Socket socket = ss.accept();
            new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();
                        PrintStream ps = new PrintStream(os);
                        ps.println("欢迎连接");
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }.start();
            System.out.println("服务器被连接了");
        }
        //ss.close();// 运行结束后关闭
        //System.out.println("服务器关闭了");
    }
}



// 客户端
import java.io.*;
import java.net.Socket;

class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8000);// 127.0.0.1为本机IP地址


        InputStream is = socket.getInputStream();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        String text = br.readLine();
        System.out.println("接收到消息：" + text);

        socket.close();// 使用结束后关闭
        System.out.println("连接关闭了");
    }
}

当我们的服务器开始运行时，可以接收到多个客户端的访问而不结束

在网络编程中还有两个常用的类，一个是面向UDP协议的网络编程类DatagramSocket类和InetAddress类

DatagramSocket类和TCP的类在我们编写的部分基本没有差别（也就是应用层），这里不过多介绍

InetAddress类用于将ip地址包装成一个对象，有些时候编程需要传入一个对象时，你可以把ip地址传入其中生成一个对象
InetAddress ip = InetAddress.getByName(“127.0.0.1”);

XML语言

XML（Extensible Markup Language），即可扩展标记语言，是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言

通过XML的标记，计算机之间可以处理包含各种的信息比如文章等。它可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言

在我们学习到网络编程阶段时，为了能够传输不受限制的内容，我们需要一种更好的，能够被广泛接受和使用的，不局限于Java的语法去组织数据，这时XML诞生了

在看完上面一段话后你可能还是不能理解，让我们通过例子分别分析一下。
首先让我们关注什么叫传输不受限制的内容：在进行网络编程传输数据时，我们通常会一次传输多个内容，其中用自己协定的分隔符隔开；不同的程序员很有可能去用不同的分隔符，比如甲用&分隔而乙用$分割，他们直接进行通信时就无法通过传输的数据得到应该得到的信息。而且他们使用的分隔符在正文中不能使用，不然同样会导致错误
再让我们关注什么叫能被广泛接受和使用的，不局限于Java的：在网络编程的世界中，对语言的多样性是包容的，即你无论用什么语言，C，Java，还是python都能使用套接字进行数据传输。如果你想要传输Java中的对象信息，而接收方使用C来处理接收的数据，那么不难想象，无法处理得到的数据

XML的存在，主要就是为了传输网络数据，存储数据，和配置文件（然而现在传输网络数据和存储文件都通过更优异的JSON来完成）。XML可以通过.xml文件保存，但是也可以通过其他方式存在

XML格式

XML文档开头会有一个声明

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

来表明自己是一个XML文档，和表明基本信息

XML通过如下方式记录信息

<标记名称>想要记录的信息</标记名称>

标记不能以字母或标点符号或xml开始，不能包含空格或冒号，且区分大小写

标记可以进行嵌套，但不能重复或交叉
在这里插入图片描述

标记之间可以互称为子标记（包含）, 父标记（被包含）, 兄弟标记（被同一个父标记包含）, 后代标记（多重包含） ,以及祖先标记（多重被包含）

标记中可以描述属性，属性名不允许重复，多个属性之间用空格隔开，属性值被引号包裹
在这里插入图片描述
XML可以添加注释，注释不能写在文档声明前，注释通过结束，注释不能嵌套

如何打开.xml文件

首先自己创建一个xml文件，选择打开方式为记事本，按照上面讲的规则自行撰写
在这里插入图片描述
上面就是我写出的一个简单的xml文档

直接将xml文件放在IDEA工程文件夹下，你就可以在IDEA中看到你写的xml文件，如果你写的有语法问题，IDEA也会将其标红
在这里插入图片描述

Java解析XML方法

Java主要有两种解析方法，SAX和DOM解析，其中DOM解析还延申出了JDOM解析和DOM4J解析。

SAX解析的方式是事件驱动机制，即解析到某些特殊事件时，进行相应的处理。SAX的解析是逐行解析的，即读一行解析一行，读下一行时前一行就释放前一行，十分节省内存。但是SAX只能单向解析，即无法同时访问文档的不同部分，不能解析前一行，不能确定正在解析的部分与前后的关系，且无法修改xml文档的内容

DOM解析是用与平台和语言无关的方式表示XML文档的官方W3C标准，分析该结构通常需要加载整个文档和内存中建立文档树模型.程序员可以通过操作文档树（即DOM会将文档通过树的数据结构保存数据）, 来完成数据的获取，修改，删除等。DOM解析会将整个文档加载完，对内存的消耗比较大（但是xml文档是纯文本文件，基本不会太大），但是可以双向解析，可以在任何时候解析任何部分，可以获取文档与上下的关系，还可以对xml文档进行修改

JDOM解析是DOM解析对Java的特定优化，它大量使用了的Java集合类，而且简化了DOM的API，但是由于是第一个Java特定模型，灵活性较差，性能也不是很好

DOM4J解析（主要使用）是JDOM的一种智能分支，它合并了许多超出基本XML文档表示的功能，包括集成的XPath 支持、XML Schema支持以及用于大文档或流化文档的基于事件的处理。它还提供了构建文档表示的选项， DOM4J是一个非常优秀的Java XML API，具有性能优异、功能强大和极端易用使用的特点，同时它也是一个开放源代码的软件。如今你可以看到越来越多的Java软件都在使用DOM4J来读写XML

DOM4J解析XML代码

使用DOM4J解析XML首先需要添加一些资源（dom4j的jar文件，本节中所有的相关jar我都已经打包上传点我下载），添加方式这里我就不详细阐明了

让我们直接开始代码部分：

import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class MyDOM4J {
    public static void main(String[] args) throws IOException, DocumentException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d://myXml.xml");
        SAXReader sr = new SAXReader();// 创建xml读取对象
        Document doc = sr.read(fis);// 读取并得到文档对象

        Element root = doc.getRootElement();// 获取根节点

        List<Element> elementList = root.elements();
        for (int i=0; i< elementList.size(); i++){
            Element person = elementList.get(i);
            // 我的xml中没有写属性，故上述语句返回null
            System.out.println(person.attribute("id"));
            System.out.println(person.elementText("name"));
            System.out.println(person.elementText("length"));
            System.out.println("=============================");
        }

        Element person = root.element("person");// 获取root中的person内容
        Element name = person.element("name");// 获取person中的name内容
        System.out.println(name.getName());

        fis.close();
    }
}

运行之后会有很多的warning，这是因为JDK的版本过高，可能出现异常，但是目前并不影响运行和结果

注意，上面的代码仅限于获取本地资源，即已经下载好的资源，如果需要获取网络资源，需要使用不同的代码

让我们先来认识一下这个网页：
http://apis.juhe.cn/mobile/get? phone=手机号码&dtype=xml&key=9f3923e8f87f1ea50ed4ec8c39cc9253
填入你自己的手机号码，用浏览器打开，就会显示一个xml的网页
在这里插入图片描述
让我们尝试解析这个xml：

import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.io.SAXReader;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;

public class MyDOM4J {
    public static void main(String[] args) throws IOException, DocumentException {
        URL url = new URL("http://apis.juhe.cn/mobile/get? phone=18717153103&dtype=xml&key=9f3923e8f87f1ea50ed4ec8c39cc9253");
        URLConnection uc = url.openConnection();

        InputStream is = uc.getInputStream();
        SAXReader sr = new SAXReader();
        Document doc = sr.read(is);
    }
}

之后的获取节点和遍历操作和本地解析一样，这里就不多写了

DOM4J还支持通过XPATH（路径表达式）解析，即可以通过路径快速的查找一个或一组元素

路径表达式主要有以下几种
在这里插入图片描述

import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.Node;
import org.dom4j.io.SAXReader;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class MyDOM4J {
    public static void main(String[] args) throws IOException, DocumentException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d://myXml.xml");
        SAXReader sr = new SAXReader();
        Document doc = sr.read(fis);

        List<Node> names = doc.selectNodes("//person//name");
        for (int i=0; i< names.size(); i++){
            System.out.println(names.get(i).getName());
            System.out.println(names.get(i).getText());
        }
        // 查找多个时推荐

        Node n = doc.selectSingleNode("//person//name");
        System.out.println(n.getName()+":"+n.getText());
        // 查找单个时推荐
    }
}


运行结果
name
Mike
name
Jimmy
name:Mike

Process finished with exit code 0

其中//person//name就是查找person下的name，如果想要限定属性查找，可以写成//person[@id=‘001’]//name

Java生成XML

Java生成XML主要有以下几步：
在这里插入图片描述
具体的代码我们就不实现了

使用XStream还可以直接将类包装为xml格式：
在这里插入图片描述

JSON

JSON（ JavaScript Object Notation ），中文为JS对象简谱，是一种轻量级的数据交换格式，JSON的解析效率更高，占用的内存较小，目前已经基本取代了XML的大部分功能

JSON主要的作用是用于表明一个对象，在JSON中对象这样定义：

        {
            "name":"Mike",
            "Length":"180cm"
        }

// 在xml中
    <person>
        <name>Mike</name>
        <length>180cm</length>
    </person>

且在JSON中，对象中可以含有数组，数组用中括号[]包围，中间的数据用逗号隔开。JSON也支持嵌套，比如在一个对象中包含另一个对象，一个数组中包含一个对象

JSON解析

由于JSON官方没有提供解析工具，JSON解析主要使用两个工具，一个是谷歌的Gson，另一个是阿里的FastJson

Gson中主要只有两个功能
String json = new Gson().toJson(要转换的对象);
// 将对象转化为JSON字符串
类对象 = new Gson().fromJson(JSON字符串,对指定类.class);
// 将JSON字符串转化为指定类的对象

FastJson也一样
String json=JSON.toJSONString(要转换的对象);
类对象名=JSON.parseObject(JSON字符串, 指定类.class);
List<类型> list=JSON.parseArray(JSON字符串,类型.class);
// 额外的支持，转为List对象

在两种转化中，无论指定类是什么，数组内容都会默认被存为List类型