【JavaSE学习笔记】- 网络编程

Java 学习--网络编程（一）

关键字：InetAddress UDP TCP Socket

1、网络参考模型

OSI参考模型	TCP/IP参考模型
应用层	应用层
表示层
会话层
传输层	传输层
网络层	网际层
数据链路层	主机 及网络层
物理层

2、IP地址：InetAddress类

此类表示互联网协议 (IP) 地址。如果需要在主机名和因特网地址之间进行转换时就需要用到该类。常用方法如下：

静态的getByName方法可以返回代表某个主机的InetAddress对象：

InetAddress address = InetAddress.getByName("time-A.thimefreq.bldrdoc.gov");

可以使用getAddress方法来访问InetAddress对象里面封装好的序列：

byte[] addressBytes = address.getAddress();

还可以通过调用getAllByName方法来获得所有主机：

InetAddress[] addresses = InetAddress.getAllByName(host);

有时候还需要知道本地主机的地址，此时可以使用静态的getLocalHost方法来得到本地主机的地址：

InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();

示例如下：

import java.net.*;
class InetAddressTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		try{
			if(args > 0)
			{
				String host = args[0];
				InetAddress[] address = InetAddress.getAllByName(host);
				for(InetAddress a:address)
				{
					System.out.println(a);
				}
			}else
			{
				InetAddress localHostAddress = InetAddress.getLocalHost();
				System.out.println(localHostAddress);
			}
		}
		catch (Exception e)
		{
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

3、 传输协议：UDP和TCP

TCP 是Tranfer Control Protocol的简称，是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。
UDP 是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

TCP和UDP的区别：

TCP：面向连接 | 传输可靠性可靠 | 传输大量数据 | 速度慢

UDP：面向非连接| 传输可靠性不可靠 | 传输少量数据 | 速度快

4、 Socket

此类实现客户端套接字，套接字是两台机器间通信的端点。Socket是为网络服务提供的 一种机制，网络通信其实就是Socket之间的通信。

try{
	Socket s = new Socket("time-A.timefreq.bldrdoc.gov",13);
	try{
		InputStream inStream = s.getInputStream();
		Scanner in = new Scanner(inStream);
		while(in.hasNextLine()){
			String line = in.nextLine();
			System.out.println(line);
		}
	}
	finally{
		s.close();
	}
}
catch(IOException e){
	e.printStackTrace();
}

这个程序关键的几行代码：

Socket s = new Socket("time-A.timefreq.bldrdoc.gov",13);

Scanner in = new Scanner(inStream);

第一行代码用于打开一个套接字，他是网络软件的一个抽象概念，负责时能该程序内部与外部之间的通信。我们将远程地址和端口号传递给套接字的构造器，如果连接失败它将跑出一个UnknowHostException异常，如果存在其他异常抛出IOException异常。

第二行代码，一旦套接字被打开，java.net.Socket类中的getInputStream方法会返回一个InputStream对象，一旦获得这个流，该程序将直接把每一行打印到输出，这个过程一直持续到流发送完毕并且服务器断开连接为止。

5、 UDP的Socket建立：

• 首先要了解两个类：

DatagramSocket 此类表示用来发送和接收数据报包的套接字。 构造方法：DatagramSocket(int port)创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口

DatagramPacket 此类表示数据报包，数据报包用来实现无连接包投递服务。构造方法：DatagramPacket(byte[] buf, int length, SocketAddress address) 构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送。

• 发送端：

1）通过DatagramSocket创建udp的Socket服务：

DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

2）确定数据，并封装成数据包：

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(…….);

3）通过UDP的Socket服务将已有的数据包发送出去：

ds.send(dp);

4）关闭资源：

ds.close();

• 接收端：

1） 通过DatagramSocket创建udp的Socket服务，通常在这里设置一个监听端口，用以指定该接收断处理哪个端口发来的数据：DatagramSocket ds = newDatagramSocket(int mark);

2） 定义一个用来存储接收到的数据的空数据包：

DatagramPacket dp = newDatagramPacket(…….);

3） 通过udp的Socket服务将将接收到的数据包存储在第2步中定义的空数据包中。

ds.receive(dp);

4） 通过数据包的方法获取器中的数据。

InetAddress getAddress()返回某台机器的 IP 地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的。

byte[] getData() 返回数据缓冲区。

int getLength() 返回将要发送或接收到的数据的长度。

int getOffset()返回将要发送或接收到的数据的偏移量。

int getPort()返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。

SocketAddress getSocketAddress()获取要将此包发送到的或发出此数据报的远程主机的 SocketAddress (IP 地址 + 端号)

5） 关闭资源:

ds.close();

6、 TCP的Socket建立：

TCP的Socket建立主要涉及两个类Socket类与ServerSocket类。Socket类实现客户端套接字（也可以就叫“套接字”可以称为端口）。套接字是两台机器间通信的端点。ServerSocket类实现服务器套接字。服务器套接字等待请求通过网络传入。它基于该请求执行某些操作，然后可能向请求者返回结果。

• 客户端：

1）建立Socket服务，指定要连接的主机和端口：

Socket s = new Socket(Stringhost, intport);

2）获取Socket流中的输出流，将数据写到该流中，通过网络发送给服务端：

OutputStream out = s.getOutputStream();

3）获取Socket流中的输入流，获取服务端反馈的信息：

InputStream in = s.getInputStream();

4）关闭客户端：

s.close();

• 服务端：

1） 建立ServerSocket服务，指定要接收的端口：

ServerSocket server = newServerSocket (intport);

2） 获取连接到服务端的客户端Socket：

Socket socket = s.accept();

3） 获取Socket流中的输出流，将数据写到该流中，通过网络发送给服务端：

OutputStream out =socket.getOutputStream();

4）获取Socket流中的输入流，获取服务端反馈的信息：

InputStream in =socket.getInputStream();0

5） 关闭客户端：

socket.close();

6） 关闭服务端：

server.close();

7、 使用SeverSocket实现服务器

API：java.net.ServerSocket 1.0

ServerSocket(int port) 创建一个监控端口的服务器套接字

Socket accept() 等待连接，该方法阻塞当前线程知道建立连接为止

void close() 关闭服务器套接字

1）建立一个负责监控端口8189的服务器

ServerSocket s = new ServerSocket(8189);

2）告诉程序不停地等待知道有客户端连接到这个端口。

Socket incoming = s.accept();

3）使用这个Socket对象得到输入流和输出流

InputStream inStream = incoming.getInputStream();

OutputStream outStream = incoming.getOutputStream();

4）将流转换成扫描器和写入器，以便通过套接字来发送文本

Scanner in = new Scanner(inStream);

PrintWriter out = new PrintWriter(outStream,true /*autoFlush*/);

5）对输入进行计算并返回处理结果

String line = in.nextLine();

out.println("Echo:"+line);

6）在代码的最后，我们关闭连接进来的套接字

incoming.close();

示例如下：

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
class EchoServer 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		try
		{
			ServerSocket s = new ServerSocket(8189);
			Socket incoming = s.accept();
			try
			{
				InputStream input = incoming.getInputStream();
				OutputStream output = incoming.getOutputStream();
				
				Scanner in = new Scanner(input);
				PrintWriter out = new PrintWriter(output,true/*autoFlush*/);
				out.println("Hello!Enter BYE to exit.");
				boolean done = false;
				while(!done && in.hasNextLine())
				{
					String line = in.nextLine();
					out.println("Echo: "+line);
					if(line.trim().equals("BYE")
						done = true;
				}
			}
			finally
			{
				incoming.close();
			}
		}
		catch (IOException e)
		{
			incoming.close();
		}
	}
}