Java语言PPT教学课件-第九讲-Java网络编程基础.ppt

第九讲 网络通信,1、网络基本概念 2、java与internet 3、使用inetaddress 4、使用url 5、socket通信 6、数据报通信,tcp/ip（transmission control protocol传输控制协议/internet protocol网间协议）是internet的主要协议，定义了计算机和外设进行通信所使用的规则。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。 iso/osi网络参考模型则包括七个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层。,1、网络基本概念,物理层,大多数基于internet的应用程序被看作tcp/ip网络的最上层应用层， 如：ftp，http，smtp，pop3，telnet，nntp等。 网络层对tcp/ip网络中的硬件资源进行标识。连接到tcp/ip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。 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）。,1、网络基本概念,一台机器通常只通过一条链路连接到网络上，即它只有一个ip地址，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，它是tcp和udp的基础。,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。,1、网络基本概念,端口号是用一个16位的整数来表达的，其范围为065535，其中01023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23，ftp服务的端口为21，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。,1、网络基本概念,传输层通常以tcp和udp协议来控制端点到端点的通信。用于通信的端点是由socket来定义的，socket是由ip地址和端口号组成的。 传输控制协议（tcp）是在端点与端点之间建立持续的连接而进行通信。建立连接后，发送端将发送的数据印记了序列号和错误检测代码，并以字节流的方式发送出去；接收端则对数据进行错误检查并按序列顺序将数据整理好，数据在需要时可以重新发送，因此整个字节流到达接收端时完好无缺。这与两个人打电话的情形是相似的。 tcp协议具有可靠性和有序性，并且以字节流的方式发送数据，它通常被称为流通信协议。,1、网络基本概念,与tcp协议不同，用户数据报协议（udp）则是一种无连接的传输协议。利用udp协议进行数据传输时，首先需要将要传输的数据定义成数据报（datagram），在数据报中指明数据所要达到的端点（socket，主机地址和端口号），然后再将数据报发送出去。这种传输方式是无序的，也不能确保绝对的安全可靠，但它很简单也具有比较高的效率，这与通过邮局发送邮件的情形非常相似。,1、网络基本概念,1、网络基本概念,tcp协议和udp协议各有各的用处。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，如ping、发送时间数据等。,1、网络基本概念,2、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 、urls、sockets、datagram。 inetaddress面向的是网络层（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。 sockets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。,2、java与internet java中的网络支持,包中的主要的类和可能产生的例外包括： 面向ip层的类：inetaddress （inet4address，inet6address） 面向应用层的类：url、urlconnection 面向网络层的类： tcp协议相关类：socket、serversocket udp协议相关类：datagrampacket、datagramsocket、multicastsocket 可能产生的例外： bindexception、connectexception、malformedurlexception、noroutetohostexception、protocolexception、socketexception、unknownhostexception、unknownserviceexception,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类没有构造函数，因此不能用new来构造一个inetaddress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dsn域名。 public static inetaddress getlocalhost() public static inetaddress getallbyname(string host) public static inetaddress getbyaddress(string host, byte addr) 这些方法通常会产生unknownhostexception例外，应在程序中捕获处理。 以下是inetaddress类的几个主要方法，通过上述方法获得inetaddress类的实例后就可以使用： public byte getaddress()：获得本对象的ip地址（存放在字节数组中）。 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。,3、使用inetaddress,下面的例子演示java如何根据域名自动到dns（域名服务器）上查找ip地址（与dns服务器的连接减至一行）： public class getip public static void main(string args) try inetaddress ad=inetaddress.getbyname(““); /inetaddress ad=inetaddress.getlocalhost(); system.out.println(ad); catch(unknownhostexception e) system.out.println(e.tostring(); ,3、使用inetaddress,通过inetaddress，可以获取本机的ip地址： public class gethostname public static void main(string args) try inetaddress ad=inetaddress.getbyname(““); /inetaddress ad=inetaddress.getlocalhost(); system.out.println(“主机名：” + ad.gethostname(); catch(unknownhostexception e) system.out.println(e.tostring(); ,3、使用inetaddress,4、使用url,url是统一资源定位符（uniform resource locator）的简称，它表示internet上某一资源的地址。internet上的资源包括html文件、图象文件、声音文件、动画文件以及其他任何内容（并不完全是文件，也可以是一个对数据库的查询等）。 通过url，就可以访问internet。浏览器或其他程序通过解析给定的url就可以在网络上查找相应的文件或其他资源。,4、使用url,一个url包括两部分内容：协议名称和资源名称，中间用冒号隔开： protocol:resourcename 如： 协议名称指的是获取资源时所使用的应用层协议，如http，ftp，file等；资源名称则是资源的完整地址，包括主机名、端口号、文件名或文件内部的一个应用。当然，并不是所有的url都必须包含这些内容。 /javacourse/index.html /javacourse/techdoc/ch1.ppt :8080/java/network.html#udp,4、使用url 在java中构造url,在包中，提供了类url来表示url。类url提供了很多构造方法来生成一个url对象： public url(string spec) public url(url context, string spec) public url(string protocol, string host, string file) public url(string protocol, string host, int port, string file) 以下是一些具体的构造实例： url url1 = new url(“/map/index.html”); url base = new url(“”); url url2 = new url(base, “mywork1.html”); url url3 = new url(base, “mywork2.html”); url url4 = new url(“http”, “”,“/abc/test.html”); url url5 = new url(“http”, “”, 8080, “/java/network.html”); 另外还有两种稍微复杂些的构造方法（参见jdk文档）。,当创建url时发生错误，系统会产生例外malformedurlexception，这是非运行时例外，必须在程序中捕获处理。 url url1,url2,url3; try url1 = new url(“file:/d:/image/example.gif”); url2 = new url(“/map/”); url3 = new url(url2, “test.gif”); catch(malformedurlexception e) displayerrormessage(); ,4、使用url 在java中构造url,一个url对象生成后，其属性是不能被改变的（与string对象相似），但可以通过它给定的方法来获取这些属性： public string getprotocol()：获取该url的协议名 public string gethost() ：获取该url的主机名 public string getport() ：获取该url的端口号 public string getpath() ：获取该url的文件路径 public string getfile() ：获取该url的文件名 public string getref() ：获取该url在文件中的相对位置 public string getquery() ：获取该url的查询名,4、使用url url的基本方法,parseurl.java,4、使用url url连接,通过url类提供的方法openconnection()，就可以获得一个url连接（urlconnection）对象。 public urlconnection openconnection() 通过url的方法openstream()，只能从网络上读取资源中的数据。通过urlconnection类，可以在应用程序和url资源之间进行交互，既可以从url中读取数据，也可以向url中发送数据。urlconnection类表示了应用程序和url资源之间的通信连接。 try url url = new url(“”); urlconnection uc = url.openconnection(); catch(malformedurlexception e1) catch(ioexception e2) ,4、使用url url连接,import .*; import java.io.*; public class readurlfile public static void main(string args) throws ioexception /url url=new url(“/“); url url=new url(“/english/index.jsp“); urlconnection connect=url.openconnection(); bufferedreader buf=new bufferedreader( new inputstreamreader(connect.getinputstream(); bufferedwriter file=new bufferedwriter(new filewriter(“1.txt“); string line; while(line=buf.readline()!=null) system.out.println(line); file.write(line); file.newline(); buf.close(); file.close(); ,urlconnection中最常用的两个方法是： public inputstream getinputstream() public outputstream getoutputstream(),通过urlconnection对象获取的输入流和输出流（不是所有的资源都可以获得有效的输出流），可以与现有的cgi程序进行交互。url和urlconnection的区别在于前者代表一个资源的位置，后者代表一种连接。,4、使用url url连接,outputstream,inputstream,服务器,connection,url url=new url(“/english/index.jsp“); urlconnection connect=url.openconnection(); bufferedreader buf=new bufferedreader( new inputstreamreader(connect.getinputstream();,inputstreamreader,inputstream,bufferedreader,数据,浏览器实例,功能： 一个简单的网页浏览器 实现超级链接事件 技术： 基于jeditorpane显示网页内容,import java.awt.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; import javax.swing.event.*; import java.io.*; import .*; public class mybrowser extends jframe jlabel jlabel; jtextfield tf; jeditorpane content; public mybrowser() /界面设计代码 /显示网页代码（略） /事件处理代码（略） public static void main( string args ) mybrowser mb= new mybrowser(); ,super( “我的浏览器“ ); container con = getcontentpane(); /创建标签和文本框对象，并将他们添加到面板中，面板添加到程序窗口的北面 jlabel=new jlabel( “输入连接的网址“); tf = new jtextfield(“); tf.addactionlistener(new myfielddealing(); jpanel panel=new jpanel() ; panel.setlayout(new gridlayout(2,1); panel.add(jlabel); panel.add(tf); con.add(panel, borderlayout.north ); content = new jeditorpane();/创建一个jeditorpane对象用来显示网页内容 content.seteditable( false );/设置可编辑为false，以响应超链接事件 content.addhyperlinklistener(new myhyperlistener();/对content增加超链接监听 con.add( new jscrollpane( content), borderlayout.center ); setdefaultcloseoperation( jframe.exit_on_close ); setsize( 400, 300 ); setvisible( true );,界面设计代码,/自定义方法，用来显示指定网址的网页内容 void getthepage( string site) try content.setpage(site);/设置参数网址site的内容显示在content中 catch ( ioexception ex ) joptionpane.showmessagedialog( this, “连接错误“, “错误提示“, joptionpane.error_message ); ,显示网页内容的代码,class myfielddealing implements actionlistener/处理文本框回车事件 public void actionperformed( actionevent e ) string str=tf.gettext(); getthepage(str);/调用自定义方法显示网页内容 class myhyperlistener implements hyperlinklistener/处理超链接事件 public void hyperlinkupdate( hyperlinkevent e) if ( e.geteventtype() =hyperlinkevent.eventtype.activated ) string str= e.geturl().tostring();/得到超链接事件的网页 getthepage(str);/显示超链接指向的网页 ,事件处理代码,问题：对html、css支持不好，页面布局错位等。,实现java网页浏览器的其他方法,使用开源桌面组件jdic（jdesktop integration components） 网址：/ 参考代码见下页：,import java.awt.borderlayout; import java.awt.event.*; import .malformedurlexception; import .url; import java.util.logging.level; import java.util.logging.logger; import javax.swing.*; import org.jdesktop.jdic.browser.iwebbrowser; import org.jdesktop.jdic.browser.webbrowser; import org.jdesktop.jdic.browser.webbrowserevent; import org.jdesktop.jdic.browser.webbrowserlisteneradapter; public class test1 extends jpanel implements actionlistener private jtextfield input; private jbutton go; private iwebbrowser web; public test1() super(new borderlayout(); initwindow(); private void initwindow() try web = new webbrowser(); web.addwebbrowserlistener(new mylistener(); go = new jbutton(“转到“); input = new jtextfield(); jpanel up = new jpanel(new borderlayout(); up.add(input, borderlayout.center); up.add(go, borderlayout.east); this.add(up, borderlayout.north); this.add(web.ascomponent(), borderlayout.center); input.addactionlistener(this); go.addactionlistener(this); catch (exception ex) logger.getlogger(test1.class.getname().log(level.severe, null, ex); jframe jf = new jframe(“java浏览器“); jf.add(this, borderlayout.center); jf.setsize(500, 300); jf.setlocationrelativeto(null); jf.setvisible(true); jf.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); ,public void actionperformed(actionevent ae) doopen(); private void doopen() try string text = input.gettext(); if (text = null | text.equals(“) return; if (!text.tolowercase().startswith(“http:/“) text = “http:/“ + text; web.seturl(new url(text); catch (malformedurlexception ex) logger.getlogger(test1.class.getname().log(level.severe, null, ex); public static void main(string args) new test1(); private class mylistener extends webbrowserlisteneradapter private mylistener() override public void documentcompleted(webbrowserevent arg0) system.out.println(“文档下载完。“); web.executescript(“alert(文档下载完毕！)“); / web.setcontent(“hello world!“ + / “点我“); / web.removewebbrowserlistener(this); ,实现java网页浏览器的其他方法,/ java实现的浏览器开源项目,5、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。,构造方法： public socket(string host, int port) /远程服务器ip及响应端口 public socket(inetaddress address, int port) public socket(string host, int port, inetaddress localaddr, int localport) public socket(inetaddress address, int port, inetaddress localaddr, int localport) /在指定的机器上的指定端口上运行 这些方法都将抛出例外ioexception，程序中需要捕获处理。,5、socket通信 类socket,socket的输入/输出流管理 public inputstream getinputstream() public void shutdowninput() public outputstream getoutputstream() public void shutdownoutput() 这些方法都将抛出例外ioexception，程序中需要捕获处理。 关闭socket public void close() throws ioexception 设置/获取socket数据 public inetaddress getinetaddress()、public int getport()， public void setsotimeout(int timeout)， 这些方法都将抛出例外socketexception，程序中需要捕获处理。,5、socket通信 类socket,构造方法： public serversocket(int port) public serversocket(int port, int backlog) /支持指定数目的连接 public serversocket(int port, int backlog, inetaddress bindaddr) /在指定的机器上运行 这些方法都将抛出例外ioexception，程序中需要捕获处理。 主要方法 public socket accept()：等待客户端的连接 public void close()：关闭socket 设置/获取socket数据 public inetaddress getinetaddress()、public int getlocalport()， public void setsotimeout(int timeout)， 这些方法都将抛出例外socketexception，程序中需要捕获处理。,5、socket通信 类serversocket,5、socket通信,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实例。 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，程序员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。,5、socket通信,5、socket通信,1、建立socket 在客户端： try socket client = new socket(host, 4444); catch(ioexception e) 在服务器端： try serversocket server = new serversocket(4444); catch(ioexception e) socket socket = null; try socket = server.accept(); /等待客户端连接 catch(ioexception e),bufferedreader = new bufferedreader( new inputstreamreader( socket.getinputstream() ) ); bufferedwriter = new bufferedwriter( new inputstreamwriter( socket.getoutputstream() ) );,2、在客户端和服务器端同时打开输入/输出流 类socket提供了方法getinputstream()和getoutputstream()来得到socket对应的输入/输出流以进行数据读写（传输）操作，它们分别返回inputstream对象和outputstream对象。 为了便于读写数据，应在返回的输入/输出流对象上建立过滤流，如datainputstram/dataoutputstram、bufferedinputstream/ bufferedoutputstream、printstream；inputstreamreader/ outputstreamwriter、bufferedreader/ bufferedwriter、printwriter等。,5、socket通信,3、关闭输入/输出流和socket 在客户端和服务器端分别关闭输入/输出流和socket：先关闭所有相关的输入/输出流，再关闭socket。,5、socket通信,5、socket通信,client.java,看看这个谈话程序的运行效果：,2、客户端,server.java,1、服务器端,5、socket通信,import java.io.*; import .*; public class server public static void main(string args) try system.out.println(“建立并等待连接“); serversocket serversocket = new serversocket(5500); socket connecttoclient = serversocket.accept(); datainputstream infromclient = new datainputstream( connecttoclient.getinputstream(); dataoutputstream outtoclient = new dataoutputstream( connecttoclient.getoutputstream(); string str; double radius; while (true) str = infromclient.readutf(); if(str.equals(“bye“) outtoclient.writeutf(“bye“); break; radius = double.parsedouble(str); system.out.println(“从客户端接收的半径: “ + radius); double area = radius*radius*math.pi; double volume=4*math.pi*radius*radius*radius/3; string s=“半径为“+radius+“圆的面积“+area +“n半径为“+radius+“球的体积“+volume; outtoclient.writeutf(s); outtoclient.flush(); system.out.println(“结果已求出并发送到客户: “); infromclient.close(); outtoclient.close(); serversocket.close(); catch(ioexception e) e.printstacktrace(); ,import java.io.*;import .*; public class client public static void main(string args) try / 创建一个客户端socket对象，连接到服务器的5500端口 socket connecttoserver = new socket(“localhost“, 5500); datainputstream infromserver = new datainputstream(connecttoserver.getinputstream(); dataoutputstream outtoserver =new dataoutputstream(connecttoserver.getoutputstream(); system.out.println(“#输入的半径发送到服务器。“); system.out.println(“#输入bye,则终止连接。“); string s; while (true) system.out.print(“请输入半径: “); bufferedreader br = new bufferedreader( new inputstreamreader(system.in); s=br.readline(); outtoserver.writeutf(s); outtoserver.flush(); string s1 = infromserver.readutf(); if(s1.equals(“bye“) break; system.out.println(“从服务器返回的计算结果：“); system.out.println(s1); system.out.println(); infromserver.close(); outtoserver.close(); connecttoserver.close(); catch (ioexception e) e.getstacktrace(); ,5、socket通信 简单的client/server,在本地机器上测试网络程序用回绕地址 socket socket = new socket(“”, 5500); 建立socket连接后，还应该建立输入输出数据流。 在运行时，服务器端程序一般应先行启动。,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 myserver2myclient2,5、socket通信 支持多client,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) 等待连接； 创建线程； end while,5、socket通信 支持多client,/ multiserver.java import java.io.*; import .*; public class multiserver public static void main(string args) throws ioexception system.out.println(“建立并等待连接“); serversocket serversocket = new serversocket(5500); socket connecttoclient=null; while(true) connecttoclient = serversocket.accept(); new serverthread(connecttoclient); ,多线程版本：,/ serverthread.java import java.io.*; import .*; public class serverthread extends thread private socket connecttoclient;/定义套接字对象 private datainputstream infromclient;/从套接字读取数据 private dataoutputstream outtoclient;/向套接字中输出数据 /初始化并启动线程 public serverthread(socket socket) throws ioexception connecttoclient=socket; infromclient = new datainputstream( connecttoclient.getinputstream(); outtoclient = new dataoutputstream( connecttoclient.getoutputstream(); start();/启动线程，将执行run方法 /run方法 ,public void run()/线程启动后将执行该方法 try string str; double radius; while (true) str = infromclient.readutf();/从套接字中读取字符串 if(str.equals(“bye“)/如果是字符串则断开连接 outtoclient.writeutf(“bye“); break; radius = double.parsedouble(str); system.out.println(“接收到半径值： “+ radius); double area = radius*radius*math.pi; double volume=4*math.pi*radius*radius*radius/3; string s=“半径为“+radius+“圆的面积“+area +“n半径为“+radius+“球的体积“+volume; outtoclient.writeutf(s); outtoclient.flush(); system.out.println(“计算结果已发送给客户。“); infromclient.close(); outtoclient.close(); connecttoclient.close(); catch(ioexception e) e.printstacktrace(); ,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，但也可以先建立连接。数据报在网上可以以任何可能的路径传往目的地。 在java中，基于udp协议实现网络通信的类有三个： 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 用于广播通信的类multicastsocket。,6、数据报通信,构造方法 public datagrampacket(byte buf, int length) public datagrampacket(byte buf, int offset, int length) /这两个方法用于描述接收数据报 public datagrampacket(byte buf, int length, inetaddress address, int port) public datagrampacket(byte buf, int offset, int length, inetaddr