Java 網絡編程

網絡編程是指編寫運行在多個設備（計算機）的程序，這些設備都通過網絡連接起來。

java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和接口，它們提供低層次的通信細節。你可以直接使用這些類和接口，來專註於解決問題，而不用關註通信細節。

java.net 包中提供了兩種常見的網絡協議的支持：

TCP：TCP 是傳輸控制協議的縮寫，它保障了兩個應用程序之間的可靠通信。通常用於互聯網協議，被稱 TCP / IP。

UDP：UDP 是用戶數據報協議的縮寫，一個無連接的協議。提供了應用程序之間要發送的數據的數據包。

本教程主要講解以下兩個主題。

Socket 編程：這是使用最廣泛的網絡概念，它已被解釋地非常詳細。

URL 處理：這部分會在另外的篇幅裏講，點擊這裏更詳細地了解在 Java 語言中的 URL 處理。
 

Socket 編程

套接字使用TCP提供了兩臺計算機之間的通信機制。 客戶端程序創建一個套接字，並嘗試連接服務器的套接字。

當連接建立時，服務器會創建一個 Socket 對象。客戶端和服務器現在可以通過對 Socket 對象的寫入和讀取來進行通信。

java.net.Socket 類代表一個套接字，並且 java.net.ServerSocket 類為服務器程序提供了一種來監聽客戶端，並與他們建立連接的機制。

以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：

服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。

服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。

服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。

Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。

在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。
 

連接建立後，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。

TCP 是一個雙向的通信協議，因此數據可以通過兩個數據流在同一時間發送.以下是一些類提供的一套完整的有用的方法來實現 socket。
ServerSocket 類的方法

服務器應用程序通過使用 java.net.ServerSocket 類以獲取一個端口,並且偵聽客戶端請求。

ServerSocket 類有四個構造方法：
序號 方法描述
1 public ServerSocket(int port) throws IOException
創建綁定到特定端口的服務器套接字。
2 public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException
利用指定的 backlog 創建服務器套接字並將其綁定到指定的本地端口號。
3 public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException
使用指定的端口、偵聽 backlog 和要綁定到的本地 IP 地址創建服務器。
4 public ServerSocket() throws IOException
創建非綁定服務器套接字。

創建非綁定服務器套接字。 如果 ServerSocket 構造方法沒有拋出異常，就意味著你的應用程序已經成功綁定到指定的端口，並且偵聽客戶端請求。

這裏有一些 ServerSocket 類的常用方法：
序號 方法描述
1 public int getLocalPort()
返回此套接字在其上偵聽的端口。
2 public Socket accept() throws IOException
偵聽並接受到此套接字的連接。
3 public void setSoTimeout(int timeout)
通過指定超時值啟用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒為單位。
4 public void bind(SocketAddress host, int backlog)
將 ServerSocket 綁定到特定地址（IP 地址和端口號）。
Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表客戶端和服務器都用來互相溝通的套接字。客戶端要獲取一個 Socket 對象通過實例化 ，而 服務器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的返回值。

Socket 類有五個構造方法.
序號 方法描述
1 public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException.
創建一個流套接字並將其連接到指定主機上的指定端口號。
2 public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException
創建一個流套接字並將其連接到指定 IP 地址的指定端口號。
3 public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.
創建一個套接字並將其連接到指定遠程主機上的指定遠程端口。
4 public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException.
創建一個套接字並將其連接到指定遠程地址上的指定遠程端口。
5 public Socket()
通過系統默認類型的 SocketImpl 創建未連接套接字

當 Socket 構造方法返回，並沒有簡單的實例化了一個 Socket 對象，它實際上會嘗試連接到指定的服務器和端口。

下面列出了一些感興趣的方法，註意客戶端和服務器端都有一個 Socket 對象，所以無論客戶端還是服務端都能夠調用這些方法。
序號 方法描述
1 public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException
將此套接字連接到服務器，並指定一個超時值。
2 public InetAddress getInetAddress()
返回套接字連接的地址。
3 public int getPort()
返回此套接字連接到的遠程端口。
4 public int getLocalPort()
返回此套接字綁定到的本地端口。
5 public SocketAddress getRemoteSocketAddress()
返回此套接字連接的端點的地址，如果未連接則返回 null。
6 public InputStream getInputStream() throws IOException
返回此套接字的輸入流。
7 public OutputStream getOutputStream() throws IOException
返回此套接字的輸出流。
8 public void close() throws IOException
關閉此套接字。
InetAddress 類的方法

這個類表示互聯網協議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時比較有用的方法：
序號 方法描述
1 static InetAddress getByAddress(byte[] addr)
在給定原始 IP 地址的情況下，返回 InetAddress 對象。
2 static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)
根據提供的主機名和 IP 地址創建 InetAddress。
3 static InetAddress getByName(String host)
在給定主機名的情況下確定主機的 IP 地址。
4 String getHostAddress()
返回 IP 地址字符串（以文本表現形式）。
5 String getHostName()
獲取此 IP 地址的主機名。
6 static InetAddress getLocalHost()
返回本地主機。
7 String toString()
將此 IP 地址轉換為 String。
Socket 客戶端實例

如下的 GreetingClient 是一個客戶端程序，該程序通過 socket 連接到服務器並發送一個請求，然後等待一個響應。
GreetingClient.java 文件代碼：
// 文件名 GreetingClient.java

import java.net.;
import java.io.;

public class GreetingClient
{
public static void main(String [] args)
{
String serverName = args[0];
int port = Integer.parseInt(args[1]);
try
{
System.out.println("連接到主機：" + serverName + " ，端口號：" + port);
Socket client = new Socket(serverName, port);
System.out.println("遠程主機地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);

     out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());
     InputStream inFromServer = client.getInputStream();
     DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);
     System.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
     client.close();
  }catch(IOException e)
  {
     e.printStackTrace();
  }

}
}
Socket 服務端實例

如下的GreetingServer 程序是一個服務器端應用程序，使用 Socket 來監聽一個指定的端口。
GreetingServer.java 文件代碼：
// 文件名 GreetingServer.java

import java.net.;
import java.io.;

public class GreetingServer extends Thread
{
private ServerSocket serverSocket;

public GreetingServer(int port) throws IOException
{
serverSocket = new ServerSocket(port);
serverSocket.setSoTimeout(10000);
}

public void run()
{
while(true)
{
try
{
System.out.println("等待遠程連接，端口號為：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
Socket server = serverSocket.accept();
System.out.println("遠程主機地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());
System.out.println(in.readUTF());
DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
out.writeUTF("謝謝連接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");
server.close();
}catch(SocketTimeoutException s)
{
System.out.println("Socket timed out!");
break;
}catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
break;
}
}
}
public static void main(String [] args)
{
int port = Integer.parseInt(args[0]);
try
{
Thread t = new GreetingServer(port);
t.run();
}catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}

編譯以上兩個 java 文件代碼，並執行以下命令來啟動服務，使用端口號為 6066：

$ javac GreetingServer.java
$ java GreetingServer 6066
等待遠程連接，端口號為：6066...

新開一個命令窗口，執行以上命令來開啟客戶端：

$ javac GreetingClient.java
$ java GreetingClient localhost 6066
連接到主機：localhost ，端口號：6066
遠程主機地址：localhost/127.0.0.1:6066
服務器響應： 謝謝連接我：/127.0.0.1:6066
Goodbye!

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