java知識總結（十三）網絡編程

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這篇文章簡單總結1下java網絡編程的相干知識

1、TCP和UDP

1.TCP(傳輸控制協議)方式
TCP方式就類似于撥打電話，使用該種方式進行網絡通訊時，需要建立專門的虛擬連接，然落后行可靠的數據傳輸，如果數據發送失敗，則客戶端會自動重發該數據
2. UDP(用戶數據報協議)方式
     UDP方式就類似于發送短信，使用這類方式進行網絡通訊時，不需要建立專門的虛擬連接，傳輸也不是很可靠，如果發送失敗則客戶端沒法取得
 這兩種傳輸方式都是實際的網絡編程中進行使用，重要的數據1般使用TCP方式進行數據傳輸，而大量的非核心數據則都通過UDP方式進行傳遞，在1些程序中乃至結合使用這兩種方式進行數據的傳遞。由于TCP需要建立專用的虛擬連接和確認傳輸是不是正確，所以使用TCP方式的速度略微慢1些，而且傳輸時產生的數據量要比UDP略微大1些。
總結1下UDP和TCP協議的區分
–使用UDP時，每一個數據報中都給出了完全的地址信息，因此無需要建立發送方和接收方的連接。 
–對TCP協議，由于它是1個面向連接的協議，在socket之間進行數據傳輸之前必定要建立連接，所以在TCP中多了1個連接建立的時間 
–使用UDP傳輸數據時是有大小限制的，每一個被傳輸的數據報必須限定在64KB以內。 
–TCP沒有這方面的限制，1旦連接建立起來，雙方的socket就能夠按統1的格式傳輸大量的數據。 
–UDP是1個不可靠的協議，發送方所發送的數據報其實不1定以相同的次序到達接收方。 
–TCP是1個可靠的協議，它確保接收方完全正確地獲得發送方所發送的全部數據 
–TCP在網絡通訊上有極強的生命力，例如遠程連接（Telnet）和文件傳輸（FTP）都需要不定長度的數據被可靠地傳輸。 
–相比之下UDP操作簡單，而且僅需要較少的監護，因此通經常使用于局域網高可靠性的分散系統中client/server利用程序 

2、基于URL的網絡編程
1.創建1個URL
為了表示URL， java.NET中實現了類URL。我們可以通過下面的構造方法來初始化1個URL對象：
（1）public URL (String spec);
　　 通過1個表示URL地址的字符串可以構造1個URL對象
　　 URL urlBase=new URL("http://www. 263.Net/")
（2）public URL(URL context, String spec);
　　 通過基URL和相對URL構造1個URL對象。
　　 URL net263=new URL ("http://www.263.net/");
　　 URL index263=new URL(net263, "index.html")
（3）public URL(String protocol, String host, String file);
　　 new URL("http", "www.gamelan.com", "/pages/Gamelan.net. html");
（4）public URL(String protocol, String host, int port, String file);
　　 URL gamelan=new URL("http", "www.gamelan.com", 80, "Pages/Gamelan.network.html");
　　注意：類URL的構造方法都聲明拋棄非運行時例外（MalformedURLException），因此生成URL對象時，我們必須要對這1例外進行處理，通常是用try-catch語句進行捕獲。格式以下：

try{
　　　　　URL myURL= new URL(…)
　　}catch (MalformedURLException e){
　　…　　}

2. 解析1個URL
1個URL對象生成后，其屬性是不能被改變的，但是我們可以通過類URL所提供的方法來獲得這些屬性：　　

      public String getProtocol() 獲得該URL的協議名。
　　　public String getHost() 獲得該URL的主機名。
　　　public int getPort() 獲得該URL的端口號，如果沒有設置端口，返回⑴。
　　　public String getFile() 獲得該URL的文件名。
　　　public String getRef() 獲得該URL在文件中的相對位置。
　　　public String getQuery() 獲得該URL的查詢信息。
　　　public String getPath() 獲得該URL的路徑
　　  public String getAuthority() 獲得該URL的權限信息
　　　public String getUserInfo() 取得使用者的信息
　　　public String getRef()取得該URL的錨

3.從URL讀取WWW網絡資源
當我們得到1個URL對象后，就能夠通過它讀取指定的WWW資源。這時候我們將使用URL的方法openStream()，其定義為：
InputStream openStream();
方法openSteam()與指定的URL建立連接并返回InputStream類的對象以從這1連接中讀取數據。

URL url = new URL("http://www.baidu.com");
//使用openStream得到1輸入流并由此構造1個BufferedReader對象
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader( url.openStream()));
String line = null;
while(null != (line = br.readLine()))
{
System.out.println(line);
}
br.close();

3、客戶端網絡編程步驟
依照前面的基礎知識介紹，不管使用TCP方式還是UDP方式進行網絡通訊，網絡編程都是由客戶端和服務器端組成
1.客戶端網絡編程步驟
        客戶端(Client)是指網絡編程中首先發起連接的程序，客戶端1般實現程序界面和基本邏輯實現，在進行實際的客戶端編程時，不管客戶端復雜還是簡單，和客戶端實現的方式，客戶真個編程主要由3個步驟實現：
(1)建立網絡連接
客戶端網絡編程的第1步都是建立網絡連接。在建立網絡連接時需要指定連接到的服務器的IP地址和端口號，建立完成以后，會構成1條虛擬的連接，后續的操作就能夠通過該連接實現數據交換了。
(2) 交換數據
連接建立以后，就能夠通過這個連接交換數據了。交換數據嚴格依照要求響應模型進行，由客戶端發送1個要求數據到服務器，服務器反饋1個響應數據給客戶端，如果客戶端不發送要求則服務器端就不響應。
根據邏輯需要，可以屢次交換數據，但是還是必須遵守要求響應模型。
(3)關閉網絡連接
在數據交換完成以后，關閉網絡連接，釋放程序占用的端口、內存等系統資源，結束網絡編程。
        最基本的步驟1般都是這3個步驟，在實際實現時，步驟2會出現重復，在進行代碼組織時，由于網絡編程是比較耗時的操作，所以1般開啟專門的現場進行網絡通訊。
2.服務器端網絡編程步驟
        服務器端(Server)是指在網絡編程中被動等待連接的程序，服務器端1般實現程序的核心邏輯和數據存儲等核心功能。服務器真個編程步驟和客戶端不同，是由4個步驟實現，順次是：
(1)監聽端口
服務器端屬于被動等待連接，所以服務器端啟動以后，不需要發起連接，而只需要監聽本地計算機的某個固定端口便可。
這個端口就是服務器端開放給客戶真個端口，服務器端程序運行的本地計算機的IP地址就是服務器端程序的IP地址。
(2)取得連接
當客戶端連接到服務器端時，服務器端就能夠取得1個連接，這個連接包括客戶真個信息，例如客戶端IP地址等等，服務器端和客戶端也通過該連接進行數據交換。
1般在服務器端編程中，當取得連接時，需要開啟專門的線程處理該連接，每一個連接都由獨立的線程實現。
(3)交換數據
服務器端通過取得的連接進行數據交換。服務器真個數據交換步驟是首先接收客戶端發送過來的數據，然落后行邏輯處理，再把處理以后的結果數據發送給客戶端。簡單來講，就是先接收再發送，這個和客戶真個數據交換數序不同。
其實，服務器端取得的連接和客戶端連接是1樣的，只是數據交換的步驟不同。
固然，服務器真個數據交換也是可以屢次進行的。
在數據交換完成以后，關閉和客戶真個連接。
(4)關閉連接
當服務器程序關閉時，需要關閉服務器端，通過關閉服務器端使得服務器監聽的端口和占用的內存可以釋放出來，實現了連接的關閉。

4、InetAddress

該類的功能是代表1個IP地址，并且將IP地址和域名相干的操作方法包括在該類的內部。
關于該類的使用，下面通過1個基礎的代碼示例演示該類的使用，代碼以下：

import java.net.InetAddress;

public class InetAddressDemo {  

	public static void main(String[] args) {  
		try {  
			// 使用域名創建對象  
			InetAddress inet1 = InetAddress.getByName("www.163.com");  
			System.out.println(inet1);  
			// 使用IP創建對象  
			InetAddress inet2 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");  
			System.out.println(inet2);  
			// 取得本機地址對象  
			InetAddress inet3 = InetAddress.getLocalHost();  
			System.out.println(inet3);  
			// 取得對象中存儲的域名  
			String host = inet3.getHostName();  
			System.out.println("域名：" + host);  
			// 取得對象中存儲的IP  
			String ip = inet3.getHostAddress();  
			System.out.println("IP:" + ip);  
		} catch (Exception e) {  
		}  
	}  
}

注：InetAddress 類沒有明顯的構造函數。為生成1個InetAddress對象，必須應用1個可用的工廠方法。 
–工廠方法（factory method）僅是1個類中靜態方法返回1個該類實例的約定。對InetAddress，3個方法 getLocalHost( )、getByName( )和getAllByName( )可以用來創建InetAddress的實例 
如果這些方法不能解析主機名，它們引發1個UnknownHostException異常。 務器程序關閉時，需要關閉服務器端，通過關閉服務器端使得服務器監聽的端口和占用的內存可以釋放出來，實現了連接的關閉。

5、TCP編程

在Java語言中，對TCP方式的網絡編程提供了良好的支持，在實際實現時，以java.net.Socket類代表客戶端連接，以java.net.ServerSocket類代表服務器端連接。在進行網絡編程時，底層網絡通訊的細節已實現了比較高的封裝，所以在程序員實際編程時，只需要指定IP地址和端口號碼就能夠建立連接了。
在客戶端網絡編程中，首先需要建立連接，在Java API中以java.net.Socket類的對象代表網絡連接

客戶端
1) 建立Socket連接 
Socket socket2 = new Socket(“www.sohu.com”,80);
2）依照“要求-響應”模型進行網絡數據交換
在Java語言中，數據傳輸功能由Java IO實現，也就是說只需要從連接中取得輸入流和輸出流便可，然后將需要發送的數據寫入連接對象的輸出流中，在發送完成以后從輸入流中讀取數據便可。示例代碼以下：
 OutputStream os = socket1.getOutputStream(); //取得輸出流
 InputStream is = socket1.getInputStream();     //取得輸入流
這里取得的只是最基本的輸出流和輸入流對象，還可以根據前面學習到的IO知識，使用流的嵌套將這些取得到的基本流對象轉換成需要的裝潢流對象，從而方便數據的操作。
3）關閉網絡連接
 socket1.close();

服務器端
首先需要說明的是，客戶真個步驟和服務器真個編寫步驟不同，所以在學習服務器端編程時注意不要和客戶端混淆起來。
1）監聽端口
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
2）取得連接
當有客戶端連接到達時，建立1個和客戶端連接對應的Socket連 接對象，從而釋放客戶端連接對服務器端端口的占用
Socket socket = ss.accept();
該代碼實現的功能是取得當前連接到服務器真個客戶端連接。需要說明的是accept和前面IO部份介紹的read方法1樣，都是1個阻塞方法，也就是當無連接時，該方法將阻塞程序的履行，直到連接到達時才履行該行代碼。另外取得的連接會在服務器真個該端口注冊，這樣以后就能夠通過在服務器真個注冊信息直接通訊，而注冊以后服務器真個端口就被釋放出來，又可以繼續接受其它的連接了。
3）依照“要求-響應”模型進行網絡數據交換
這里取得的Socket類型的連接就和客戶真個網絡連接1樣了，只是服務器端需要首先讀取發送過來的數據，然落后行邏輯處理以后再發送給客戶端，也就是交換數據的順序和客戶端交換數據的步驟恰好相反
 InputStream is = ss.getInputStream();     //取得輸入流
OutputStream os = ss.getOutputStream(); //取得輸出流
4)關閉服務器端連接
ss.close();
以上就是基本的TCP類型的服務器和客戶端代碼實現的步驟，下面以1個簡單的echo（回聲）服務實現為例子，介紹綜合使用示例，實現的代碼以下：

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Constants {  

	public static void main(String[] args) {  
		ServerSocket serverSocket = null;  
		Socket socket = null;  
		OutputStream os = null;  
		InputStream is = null;  
		// 監聽端口號  
		int port = 10000;  
		try {  
			// 建立連接  
			serverSocket = new ServerSocket(port);  
			// 取得連接  
			socket = serverSocket.accept();  
			// 接收客戶端發送內容  
			is = socket.getInputStream();  
			byte[] b = new byte[1024];  
			int n = is.read(b);  
			// 輸出  
			System.out.println("客戶端發送內容為：" + new String(b, 0, n));  
			// 向客戶端發送反饋內容  
			os = socket.getOutputStream();  
			os.write(b, 0, n);  
		} catch (Exception e) {  
			e.printStackTrace();  
		} finally {  
			try {  
				// 關閉流和連接  
				os.close();  
				is.close();  
				socket.close();  
				serverSocket.close();  
			} catch (Exception e) {  
			}  
		}  
	}  
}

6、UDP編程

UDP(User Datagram Protocol)，中文意思是用戶數據報協議使用該種方式無需建立專用的虛擬連接，由于無需建立專用的連接，所以對服務器的壓力要比TCP小很多，所以也是1種常見的網絡編程方式。但是使用該種方式最大的不足是傳輸不可靠，固然也不是說常常丟失，就像大家發短信息1樣，理論上存在收不到的可能
在Java API中，實現UDP方式的編程，包括客戶端網絡編程和服務器端網絡編程，主要由兩個類實現，分別是：
l DatagramSocket
DatagramSocket類實現“網絡連接”，包括客戶端網絡連接和服務器端網絡連接。雖然UDP方式的網絡通訊不需要建立專用的網絡連接，但是畢竟還是需要發送和接收數據，DatagramSocket實現的就是發送數據時的發射器，和接收數據時的監聽器的角色。類比于TCP中的網絡連接，該類既可以用于實現客戶端連接，也能夠用于實現服務器端連接。
l DatagramPacket
DatagramPacket類實現對網絡中傳輸的數據封裝，也就是說，該類的對象代表網絡中交換的數據。在UDP方式的網絡編程中，不管是需要發送的數據還是需要接收的數據，都必須被處理成DatagramPacket類型的對象，該對象中包括發送到的地址、發送到的端口號和發送的內容等。其實DatagramPacket類的作用類似于現實中的信件，在信件中包括信件發送到的地址和接收人，還有發送的內容等，郵局只需要依照地址傳遞便可。在接收數據時，接收到的數據也必須被處理成DatagramPacket類型的對象，在該對象中包括發送方的地址、端口號等信息，也包括數據的內容。和TCP方式的網絡傳輸相比，IO編程在UDP方式的網絡編程中變得不是必須的內容，結構也要比TCP方式的網絡編程簡單1些。
UDP客戶端編程觸及的步驟也是4個部份：建立連接、發送數據、接收數據和關閉連接。
1）建立連接：
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
該客戶端連接使用系統隨機分配的1個本地計算機的未用端口號
 固然，可以通過制定連接使用的端口號來創建客戶端連接。
  DatagramSocket ds = new DatagramSocket(5000);
1般在建立客戶端連接時沒有必要指定端口號碼。
2）發送數據
在發送數據時，需要將需要發送的數據內容首先轉換為byte數組，然后將數據內容、服務器IP和服務器端口號1起構造成1個DatagramPacket類型的對象，這樣數據的準備就完成了了，發送時調用網絡連接對象中的send方法發送該對象便可
代碼示例：

String s = "Hello";  
String host = "127.0.0.1";  
int port = 10001;  
//將發送的內容轉換為byte數組  
byte[] b = s.getBytes();  
//將服務器IP轉換為InetAddress對象  
InetAddress server = InetAddress.getByName(host);  
//構造發送的數據包對象  
DatagramPacket sendDp = new DatagramPacket(b,b.length,server,port);  
//發送數據  
ds.send(sendDp);

在該示例代碼中，不管發送的數據內容是甚么，都需要轉換為byte數組，然后將服務器真個IP地址構造成InetAddress類型的對象，在準備完成以后，將這些信息構造成1個DatagramPacket類型的對象，在UDP編程中，發送的數據內容、服務器真個IP和端口號，都包括在DatagramPacket對象中。在準備完成以后，調用連接對象ds的send方法把DatagramPacket對象發送出去便可。
3）UDP客戶端編程中接收數據
     首先構造1個數據緩沖數組，該數組用于存儲接收的服務器端反饋數據，該數組的長度必須大于或等于服務器端反饋的實際有效數據的長度。然后以該緩沖數組為基礎構造1個DatagramPacket數據包對象，最后調用連接對象的receive方法接收數據便可。接收到的服務器端反饋數據存儲在DatagramPacket類型的對象內部
示例代碼：

//構造緩沖數組  
byte[] data = new byte[1024];  
//構造數據包對象  
DatagramPacket receiveDp = new DatagramPacket(data,data.length);  
//接收數據  
ds.receive(receiveDp);  
//輸出數據內容  
byte[] b = receiveDp.getData(); //取得緩沖數組  
int len = receiveDp.getLength(); //取得有效數據長度  
String s = new String(b,0,len);  
System.out.println(s);

代碼講授 ：首先構造緩沖數組data，這里設置的長度1024是預估的接收到的數據長度，要求該長度必須大于或等于接收到的數據長度，然后以該緩沖數組為基礎，構造數據包對象，使用連接對象ds的receive方法接收反饋數據，由于在Java語言中，除String之外的其它對象都是依照地址傳遞，所以在receive方法內部可以改變數據包對象receiveDp的內容，這里的receiveDp的功能和返回值類似。數據接收到以后，只需要從數據包對象中讀取出來就能夠了，使用DatagramPacket對象中的getData方法可以取得數據包對象的緩沖區數組，但是緩沖區數組的長度1般大于有效數據的長度，換句話說，也就是緩沖區數組中只有1部份數據是反饋數據，所以需要使用DatagramPacket對象中的getLength方法取得有效數據的長度，則有效數據就是緩沖數組中的前有效數據長度個內容，這些才是真實的服務器端反饋的數據的內容
4）關閉連接
ds.close();
UDP方式服務器端網絡編程
1）首先UDP方式服務器端網絡編程需要建立1個連接，該連接監聽某個端口：
 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10010);
由于服務器真個端口需要固定，所以1般在建立服務器端連接時，都指定端口號
2）接收客戶端發送過來的數據
其接收的方法和客戶端接收的方法1直，其中receive方法的作用類似于TCP方式中accept方法的作用，該方法也是1個阻塞方法，其作用是接收數據。
ds.receive()
接收到客戶端發送過來的數據以后，服務器端對該數據進行邏輯處理，然后將處理以后的結果再發送給客戶端，在這里發送時就比客戶端要麻煩1些，由于服務器端需要取得客戶真個IP和客戶端使用的端口號，這個都可以從接收到的數據包中取得。示例代碼以下：

//取得客戶真個IP
InetAddress clientIP = receiveDp.getAddress();
//取得客戶真個端口號
Int clientPort = receiveDp.getPort();

3)關閉連接
ds.close()

ps：總結的不是很全面，但很基礎，應當合適初學者學習，由于本人也是初學者的小菜鳥，所有很多東西可能都觸及不到，希望大家見諒！