Java网络通信

最新推荐文章于 2024-09-05 11:13:05 发布

Small_handsome

最新推荐文章于 2024-09-05 11:13:05 发布

阅读量275

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签： Java

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zsd0819qwq/article/details/101828647

Java 专栏收录该内容

11 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍Java网络编程的基础知识，包括TCP/IP模型、Socket通信、数据报通信等核心内容。通过具体示例，深入浅出地讲解了InetAddress、URL、Socket、Datagram等API的使用方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

网络通信

Java与Internet

InetAddress与URL

Socket通信

数据报通信

Java与Internet——网络基本概念

TCP/IP网络参考模型包括五个层次：应用层、传输层、网络层、链路层、物理层。

大多数基于Internet的应用程序被看作TCP/IP网络的最上层，如：ftp，http，smtp，pop3，telnet等。

传输层:在TCP/IP网络中，不同的机器之间进行通信时，数据的传输是由传输层控制的，这包括数据要发往的目标机器及应用程序、数据的质量控制等。 TCP/IP网络中最常用的传输协议就是TCP（Transport Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。

网络层:对TCP/IP网络中的硬件资源进行标识。连接到网络中的每台计算机（或其他设备）都有唯一的地址，这就是IP地址。IP地址实质上是一个32位的整数，通常以“d. d. d. d”的形式表示，每个d是一个8位整数。

传输层中两类传输协议

TCP (Transport Control Protocol )

面向连接的能够提供可靠的流式数据传输的协议。类似于打电话的过程。

URL, Socket, ServerSocket等类都使用TCP协议进行网络通讯。

UDP (User Datagram Protocol )

非面向连接的提供不可靠的数据包式的数据传输的协议。类似于从邮局发送信件的过程。

DatagramPacket, DatagramSocket等类使用UDP协议进行网络通讯。

注：当对所传输的数据具有时序性和可靠性等要求时，应使用TCP协议；当传输的数据比较简单、对时序等无要求时，UDP协议能发挥更好的作用。

一台机器只通过一条链路连接到网络上，但一台机器中往往有很多应用程序需要进行网络通信，如何区分呢？这就要靠网络端口号（port）了。

端口号是一个标记机器的逻辑通信信道的正整数，端口号不是物理实体。IP地址和端口号组成了所谓的Socket，Socket是网络上运行的程序之间双向通信链路的最后终结点。

IP与端口号组合而得出的Socket，可以完全分辨Internet上运行的程序。

Java与Internet ——端口号

端口号是用一个16位的整数来表达的，其范围为0～65535，其中0～1023为系统所保留，专门给那些通用的服务（well-known services），如http服务的端口号为80，telnet服务的端口号为21，ftp服务的端口为23，…因此，当我们编写通信程序时，应选择一个大于1023的数作为端口号，以免发生冲突。

Java与Internet ——Java中的网络支持

针对网络通信的不同层次，Java提供的网络功能有四大类：InetAddress 、URL、Socket、Datagram。

InetAddress面向的是IP层，用于标识网络上的硬件资源。

URL面向的应用层，通过URL，Java程序可以直接送出或读入网络上的数据。

Socket和Datagram面向的则是传输层。Sockets使用的是TCP协议，这是传统网络程序最常用的方式，可以想象为两个不同的程序通过网络的通信信道进行通信。Datagram则使用UDP协议，是另一种网络传输方式，它把数据的目的地纪录在数据包中，然后直接放在网络上。

使用InetAddress

类InetAddress可以用于标识网络上的硬件资源，它提供了一系列方法以描述、获取及使用网络资源。

InetAddress类实例通常是用它提供的静态方法来获取：

public static InetAddress getByName(String host)

host可以是一个机器名，也可以是一个形如“%d.%d.%d.%d”的IP地址或一个DNS 域名。

public static InetAddress getLocalHost()

这两个方法通常会产生UnknownHostException例外，应在程序中捕获处理。

以下是InetAddress类的几个主要方法：

public String getHostAddress()：获得本对象的IP地址“%d.%d.%d.%d”。

public String getHostName()：获得本对象的机器名。

测试InetAddress类

import java.net.InetAddress;
public class InetAddressDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 所有异常抛出
		InetAddress locAdd = null; 		// 声明InetAddress对象
		InetAddress remAdd = null; 		// 声明InetAddress对象
		locAdd = InetAddress.getLocalHost();	// 得到本地InetAddress对象
		remAdd = InetAddress.getByName("www.google.com"); 	// 取得远程InetAddress
		System.out.println("本机IP地址：" 
				+ locAdd.getHostAddress());// 得到本地IP地址
		System.out.println(“google的IP地址：" 
				+ remAdd.getHostAddress());// 得到远程IP地址
		}
}

Socket通信

在Java中，基于TCP协议实现网络通信的类有两个：在客户端的Socket类和在服务器端的ServerSocket类。

在服务器端通过指定一个用来等待的连接的端口号创建一个 ServerSocket实例。

在客户端通过规定一个主机和端口号创建一个 socket实例，连到服务器上。

ServerSocket类的accept方法使服务器处于阻塞状态，等待用户请求。

类Socket

构造方法：

public Socket(String host, int port)

Socket的输入/输出流管理

public InputStream getInputStream()

public OutputStream getOutputStream()

关闭Socket

public void close() throws IOException

注：上述方法都将抛出例外IOException，程序中需要捕获处理。

类ServerSocket

构造方法：

public ServerSocket(int port)

主要方法

public Socket accept()：等待客户端的连接

public void close()：关闭Socket

注：这些方法都将抛出例外IOException，程序中需要捕获处理。

无论一个Socket通信程序的功能多么齐全、程序多么复杂，其基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤：

1、在客户方和服务器方创建Socket/ServerSocket。

2、打开连接到Socket的输入/输出流。

3、利用输入/输出流，按照一定的协议对Socket进行读/写操作。

4、关闭输入/输出流和Socket。

通常，我们的主要工作是针对所要完成的功能在第3步进行编程，第1、2、4步对所有的通信程序来说几乎都是一样的。

Socket通信——支持多Client

解决方案一：

在一台计算机上一次启动多个服务器程序，只要端口号不同。

myserver1 <-------->myclient1

myserver2<-------->myclient2

解决方案二：

将服务器写成多线程的，不同的处理线程为不同的客户服务。主线程只负责循环等待，处理线程负责网络连接，接收客户输入的信息。

//主线程

while (true)

{

accept a connection ;

create a thread to deal with the client ;

}

serverSocket = new ServerSocket(4444);

while (listening)

{

    Socket socket;

    socket = serverSocket.accept(); //程序将在此等候客户端的连接

    new MultiTalkServerThread(socket).start();

}

serverSocket.close();

class MultiTalkServerThread extends Thread

{

    public MultiTalkServerThread(Socket socket)

    {

        this.socket = socket;

   }

    public void run()

    {

        …

    }

}

Computer_client.java Computer_server.java

数据报通信

UDP协议是无连接的协议，它以数据报作为数据传输的载体。数据报是一个在网络上发送的独立信息，它的到达、到达时间以及内容本身等都不能得到保证。数据报的大小是受限制的，每个数据报的大小限定在64KB以内。

UDP协议无需在发送方和接收方建立连接。数据报在网上可以以任何可能的路径传往目的地。

在Java中，下面两个类是基于UDP协议实现网络通信的：

§ 用于表达通信数据的数据报类DatagramPacket

§ 用于进行端到端通信的类DatagramSocket

DatagramPacket

No.	方法	类型	描述
1	public DatagramPacket(byte[] buf,int length)	构造	实例化DatagramPacket对象时，指定接收数据长度
2	public DatagramPacket(byte[] buf,int length,InetAddress address,int port)	构造	实例化DatagramPacket对象时指定发送的数据、数据的长度、目标地址及端口
3	public byte[] getData()	普通	返回接收的数据
4	public int getLength()	普通	返回要发送或接收数据的长度

DatagramSocket

No.	方法	类型	描述
1	public DatagramSocket(int port) throws SocketException	构造	创建DatagramPacket对象，并指定监听的端口
2	public void send(DatagramPacket p) throws IOException	普通	发送数据报
3	public void receive(DatagramPacket p) throws IOException	普通	接收数据报

UDP客户端 —— UDPClient

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UDPClient {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		DatagramSocket ds = null;			// 声明DatagramSocket对象
		byte[] buf = new byte[1024];		// 定义接收数据的字节数组
		DatagramPacket dp = null;			// 声明DatagramPacket对象
		ds = new DatagramSocket(9000);		// 此客户端在9000端口监听
		dp = new DatagramPacket(buf, 1024);	// 指定接收数据的长度为1024
		System.out.println("等待接收数据。") ;	// 输出信息
		ds.receive(dp);								// 接收数据
		String str = new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()) + " from "
				+ dp.getAddress().getHostAddress() 
				+ " : " + dp.getPort();	// 接收数据
		System.out.println(str);			// 输出数据
		ds.close();				// 关闭
	}
}

编写UDP发送的服务器端程序 —— UDPServer

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
public class UDPServer {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		DatagramSocket ds = null;			// 声明DatagamSocket对象
		DatagramPacket dp = null;			// 声明DatagramPacket对象
		ds = new DatagramSocket(3000);		// 服务器端在3000端口监听
		String str = "hello world ";		// 准备好要发送的信息
		// 实例化DatagramPacket对象，指定数据内容，数据长度，要发送的目标地址，发送端口
		dp = new DatagramPacket(str.getBytes(), str.length(), InetAddress
				.getByName("localhost"), 9000);	// 此处向客户端所在的9000端口发送信息
		System.out.println("发送信息。") ;		// 信息输出
		ds.send(dp);				// 发送数据报
		ds.close();				// 关闭
	}
}