Java高級篇——網絡通訊

時間  2020-01-10
標籤 java 高級 網絡 通訊 欄目 Java 简体版
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Java高級篇（二）——網絡通訊

　　網絡編程是每一個開發人員工具相中的核心部分，咱們在學習了諸多Java的知識後，也將步入幾個大的方向，Java網絡編程就是其中之一。java

　　現在強調網絡的程序不比涉及網絡的更多。除了經典的應用程序，如電子郵件、Web瀏覽器和遠程登錄外，大多數主要的應用程序都有某種程度的內質網絡功能。好比咱們最常使用的IDE（Eclipse/IDEA）與源代碼存儲庫（GitHub等等）進行通訊；再好比Word，能夠從URL打開文件；又或者是咱們玩的衆多聯機遊戲，玩家實時相互對戰等等。Java是第一個從一開始就爲網絡應用而設計的編程語言，最先的兩個實用Java應用的程序之一就是Web瀏覽器，隨着Internet的不斷髮展，Java成爲了惟一適合構建下一代網絡應用程序的語言。（節選自Java NetWork Programming——Elliotte Rusty Harold著）編程

1、Client/Server

　　爲了實現兩臺計算機的通訊，必需要用一個網絡線路鏈接兩臺計算機。服務器（Server）是指提供信息的計算機或程序，客戶機（Client）是指請求信息的計算機或程序，而網絡用於鏈接服務器與客戶機，實現二者相互通訊。瀏覽器

　　下面咱們看一個簡單的通訊例子。服務器

　　以下的Server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。網絡

複製代碼

 1 import java.io.IOException; 2 import java.io.InputStreamReader; 3 import java.io.Reader; 4 import java.net.ServerSocket; 5 import java.net.Socket; 6  7 public class Server { 8  9     public static void main(String[] args) throws IOException {10         int port = 9999;11         12         System.out.println("-----------客戶端啓動-----------");13         14         ServerSocket server = new ServerSocket(port);15         Socket socket = server.accept();16         Reader reader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());17         char chars[] = new char[1024];18         int len;19         StringBuilder builder = new StringBuilder();20         while ((len=reader.read(chars)) != -1) {21            builder.append(new String(chars, 0, len));22         }23         System.out.println("收到來自客戶端的信息： " + builder);24         reader.close();25         socket.close();26         server.close();27     }28 29 }

複製代碼

 　　以下的Client是一個客戶端程序，該程序經過 socket 鏈接到服務器併發送一個請求，而後等待一個響應。併發

複製代碼

 1 import java.io.IOException; 2 import java.io.OutputStreamWriter; 3 import java.io.Writer; 4 import java.net.Socket; 5 import java.util.Scanner; 6  7 public class Client { 8  9     public static void main(String[] args) throws IOException {10         String host = "127.0.0.1";11         int port = 9999;12         13         System.out.println("-----------服務器啓動-----------");14         15         Socket client = new Socket(host, port);16         Writer writer = new OutputStreamWriter(client.getOutputStream());17         Scanner in = new Scanner(System.in);18         writer.write(in.nextLine());19         writer.flush();20         writer.close();21         client.close();22         in.close();23     }24     25 }

複製代碼

　　先啓動服務器，運行結果以下：app

　　

　　再運行客戶端，並輸入要發送的信息，以下：socket

　　

　　此時Server就接收到了Client發送的消息，以下：編程語言

　　

　　這就是一個簡單的套接字通訊了，具體分析見下方TCP。

2、TCP

　　TCP網絡程序設計是指利用Socket類編寫通訊程序，具體實例參照上例。

　　套接字使用TCP提供了兩臺計算機之間的通訊機制。 客戶端程序建立一個套接字，並嘗試鏈接服務器的套接字。當鏈接創建時，服務器會建立一個 Socket 對象。客戶端和服務器如今能夠經過對 Socket 對象的寫入和讀取來進行通訊。java.net.Socket 類表明一個套接字，而且 java.net.ServerSocket 類爲服務器程序提供了一種來監聽客戶端，並與他們創建鏈接的機制。

　　兩臺計算機間使用套接字創建TCP鏈接步驟以下：

  • 服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示經過服務器上的端口通訊。

  • 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端鏈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鏈接。

  • Socket 類的構造函數試圖將客戶端鏈接到指定的服務器和端口號。若是通訊被創建，則在客戶端建立一個 Socket 對象可以與服務器進行通訊。

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

　　鏈接創建後，經過使用 I/O 流在進行通訊，每個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流鏈接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流鏈接到服務器端的輸出流。

　　1. InetAddress

　　java.net包中的InetAddress類是與IP地址相關的類，利用該類能夠獲取IP地址、主機地址等信息。

InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
String localName = ip.getHostName();    //獲取本地主機名String localIp = ip.getHostAddress();    //獲取本地主機的ip地址

　　2. ServerSocket 

　　java.net包中的ServetSocket類用於表示服務器套接字，其主要功能是等待來自網絡上的「請求」，它能夠經過指定的端口來等待鏈接的套接字（如上方實例中的9999）。

　　而服務器套接字一次能夠與一個套接字鏈接，若是多臺客戶機同時提出鏈接請求，服務器套接字會將請求鏈接的客戶機存入隊列中，而後從中取出一個套接字，與服務器新建的套接字鏈接起來。若請求鏈接數大於最大容納數，則多出的鏈接請求被拒絕。

　　ServerSocket的具體方法可參照API，這裏只對accept()方法進行一個說明。調用accept()方法將返回一個與客戶端Socket對象相連的Socket對象，服務器端的Socket對象使用getOutputStream()方法得到的輸出流對象，將指向客戶端Socket對象使用getInputStream()方法得到的輸入流對象，反之亦然。

　　須要注意的是，accept()方法會阻塞線程的繼續執行，直到接受客戶的呼叫，若是沒有客戶呼叫服務器，那麼下面的代碼將不會執行。

3、UDP

　　用戶數據包協議（UDP）是網絡信息傳輸的另外一種形式，基於UDP的通訊與基於TCP的通訊不一樣，UDP的信息傳遞更快，但不提供可靠的保證。

　　1. DatagramPacket

　　java.net包中的DatagramPacket類用來表示數據包，構造方法以下：

DatagramPacket(byte[] buf, int length)
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)

　　上述構造方法中，第一種指定了數據包的內存空間和大小，第二種不只指定了數據包的內存空間和大小，而且指定了數據包的目標地址和端口。

　　2. DatagramSocket

　　java.net包中的DatagramSocket類用於表示發送和接受數據包的套接字，構造方法以下：

DatagramSocket()
DatagramSocket(int port)
DatagramSocket(int port, InetAddress addr)

　　上述構造方法中，第一種建立數據包套接字並將其綁定到本地主機上任何可用的端口，第二種建立數據包套接字並將其綁定到本地主機上的指定端口，建立數據包套接字並將其綁定到指定的本機地址。

 4、實例測試

　　下面寫一個完整的實例，題目以下：

  • 創建服務端程序，服務器端程序接收來自客戶端的請求；

  • 從網上下載程序，英語900句，每句佔一行；

  • 服務端讀取該文件，保存到集合或者列表中；

  • 創建客戶端程序，使用」sentence: <編號#>，<編號#>」的格式發生數據。例如：發送」sentense:1,2,3」 ， 服務端把相應編號的句子發送給客戶端，並加以呈現；

  • 客戶端須要把服務端發送的句子保存起來，若是已經保存有相應的句子，將再也不保存；

  • 客戶端須要把從服務端獲取的數據存儲到文件中。

 　　1. 程序結構

　　

　　2. Server.java

　　該類爲客戶端類。

複製代碼

 1 import java.io.*; 2 import java.net.ServerSocket; 3 import java.net.Socket; 4 import java.util.ArrayList; 5 import java.util.List; 6  7 /** 8  * 
 9  * @author adamjwh10  *11  */12 public class Server {13     14     public static List<String> sentence;15     private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/English900.txt";16     17     public static void main(String[] args) throws IOException {18         sentence=new ArrayList<>();19         System.out.println("-----------服務器啓動-----------");20         21         FileReader fileReader = new FileReader(filename);22         BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader);23         24         String inputLine = null;25         while ((inputLine = br.readLine()) != null) {26             sentence.add(inputLine);27         }28 29         ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);30         while(true){31             Socket sk =ss.accept();32             ServerThread st = new ServerThread(sk);33             st.start();34         }35         36     }37 }

複製代碼

　　2. Client.java

　　該類爲服務器類。

複製代碼

import java.io.BufferedReader;import java.io.FileWriter;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.Socket;import java.util.Scanner;/**
 * 
 * @author adamjwh
 * */public class Client {    
    private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/result.txt";    
    public static void main(String[] args) {        try {
            Socket sk = new Socket("127.0.0.1", 9999);
            System.out.println("-----------客戶端啓動-----------");

            PrintStream ps = new PrintStream(sk.getOutputStream());
            System.out.print("發送：");
            Scanner sn = new Scanner(System.in);
            String str = sn.nextLine();
            ps.println(str);

            InputStream is = sk.getInputStream();
            InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);            
            //寫文件
            FileWriter fw = new FileWriter(filename, true);            //讀文件
            String result = new ReadFile().readFile(filename);
            
            String s;            while ((s = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("服務器推送：" + s);                if(!result.contains(s)) {
                    fw.write(s + "\n");
                }
            }

            sk.shutdownInput();
            ps.close();
            sk.close();
            fw.close();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

複製代碼

　　3. ServerThread

　　經過線程實現信息交互。

複製代碼

 1 import java.io.*; 2 import java.net.Socket; 3  4 /** 5  * 
 6  * @author adamjwh 7  * 8  */ 9 public class ServerThread extends Thread{10     Socket sk;11     public ServerThread(Socket sk){12         this.sk= sk;13     }14     public void run() {15         BufferedReader br=null;16         try{17             br  = new BufferedReader(new InputStreamReader(sk.getInputStream()));18             String line = br.readLine();19             System.out.println("客戶端："+line);20             String[] split = line.split(":");21             String[] split1 = split[split.length - 1].split(",");22             sk.shutdownInput();23 24             OutputStream os = sk.getOutputStream();25 26             PrintStream bw = new PrintStream(os);27 28             //給客戶端返回信息29             for(int i=0;i<split1.length;i++) {30                 bw.print(Server.sentence.get(Integer.parseInt(split1[i])%Server.sentence.size())+"\n");31             }32             bw.flush();33             br.close();34             sk.close();35         }36         catch(IOException e){37             e.printStackTrace();38         }39     }40 }

複製代碼

 　　4. 運行結果

　　先運行服務器

　　

　　再運行客戶端，並輸入信息

　　

　　服務器接收到客戶端發來的請求

　　

 　　服務器將請求結果推送給客戶端，這裏客戶端就獲取到了它請求的第174句、第258句及第5句，並輸出到文件中

　　

　　這裏的測試文件我測試到了162（也就是該文件的第15行），能夠看到在文件中追加了兩行新的句子（174和258），而第5句由於在以前已經出現過了（該文件的第1行），因此沒有追加第5句，完成上述題目。

　　

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