Java程序设计应用开发教程 教案-单元7 网络联机与多线程

教师备课纸课题单元7.1网络编程课型理实一体授课班级授课时数4教学目标了解IP地址和TCP协议。理解InetAddress类。熟悉Socket类。能使用Socket套接字与I/O输入输出流进行数据传输。教学重点Socket类ServerSocket类教学难点使用Socket套接字与I/O输入输出流进行数据传输，解决实际问题。学情分析教学效果教后记单元任务7.1单用户登录任务描述：用户登录KFID自动出货管理系统，需要在服务器与客户端之间进行通信，效果如图7-1所示。当第一个客户（即用户）登录系统时，从客户端发起登录请求，客户端将数据传递到服务器，由服务器显示用户登录信息，并响应给客户端登录信息的情况；当第一个客户与服务器进行通信时，其他客户必须等待，只有第一个客户退出，服务器才能与下一个客户进行通信，以此类推。图7-1单用户登录相关知识1.IP地址当一台计算机向另一台计算机通信时，需要知道另一台计算机的地址。互联网协议(InternetProtocol，简称：IP)地址可以用来唯一标识互联网上的计算机。IP地址就好像门牌号码，可以指定特定的地方，就像是“致能大道1号”。IP地址有两种分类方式：IPV4和IPV6。2.TCP协议互联网协议是在互联网中从一台计算机向另一台计算机以包的形式传输数据的一种低层协议。TCP协议能够让两台主机建立连接并交换数据流。它确保数据的传送，也可确保数据包以它们发送的顺序传送。TCP端口是一个16位的整数，用来指定正在计算机上运行的进程（或程序），也就是表示数据信息由哪个程序的服务器处理，它能够让用户连接到服务器上各种不同的应用程序。不同的进程有不同的端口号，端口号可以从0～65535，从0～1023的端口号是保留给HTTP、FTP、SMTP等。如网页服务器（HTTP）的端口号是80，3.InetAddress类InetAddress类是Java对IP地址的封装，在中有许多类都使用到了InetAddress，包括ServerSocket，Socket等等。1.获取本地主机的域名与IP地址。InetAddressinetAddr=null;//创建一个InetAddress对象try{inetAddr=InetAddress.getLocalHost();//实例化InetAddress对象Stringcanonical=inetAddr.getCanonicalHostName();//获得本地主机的域名StringhostName=inetAddr.getHostName();//获得主机名Stringaddress=inetAddr.getHostAddress();//获得本机的IP地址System.out.println("域名："+canonical);System.out.println("主机名："+hostName);System.out.println("IP地址："+address);}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}4.Socket类.Socket类代表客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个Socket对象通过实例化，而服务器获得一个Socket对象则通过accept()方法的返回值。Socket类构造方法publicSocket(Stringhost,intport)throwsUnknownHostException,IOExceptionpublicSocket(InetAddresshost,intport)throwsIOExceptionpublicSocket(Stringhost,intport,InetAddresslocalAddress,intlocalPort)throwsIOExceptionpublicSocket(InetAddresshost,intport,InetAddresslocalAddress,intlocalPort)throwsIOExceptionpublicSocket()Socket类的常用方法publicvoidconnect(SocketAddresshost,inttimeout)throwsIOExceptionpublicintgetPort()publicInputStreamgetInputStream()throwsIOExceptionpublicOutputStreamgetOutputStream()throwsIOExceptionServerSocket类服务器应用程序通过使用.ServerSocket类以获取一个端口，并且侦听客户端请求。ServerSocket类构造方法publicServerSocket(intport)throwsIOExceptionpublicServerSocket(intport,intbacklog)throwsIOExceptionpublicServerSocket()throwsIOExceptionServerSocket类常用方法publicSocketaccept()throwsIOExceptionpublicintgetLocalPort()使用Socket实现网络通信要使客户端能够正常工作，必须要做好3个任务：①连接：建立socket连接来连接服务器。②传送：用户发送信息到服务器。③接受：用户从服务器接受信息。编写一个客户端程序和一个服务器程序，服务器端只向客户端输出“Helloworld”。分析：服务器程序（HelloServer.java）第一步：声明一个ServerSocket对象，声明一个PrintWriter对象，用于向客户端打印输出。ServerSocketserversocket=null;PrintWriterout=null;第二步：实例化ServerSocket对象，在9999端口进行监听。serversocket=newServerSocket(9999);第三步：声明一个Socket对象clientsocket，此对象用于接收客户端的Socket连接。然后通过ServerSocket类中的accept()方法，接收客户端的Socket请求，此方法返回一个客户端的Socket请求。clientsocket=serversocket.accept();第四步：通过客户端的Socket对象去实例化PrintWriter对象，此时out对象具备向客户端打印信息的能力。调用println()方法，将信息打印至客户端。out=newPrintWriter(clientsocket.getOutputStream(),true);out.println("Helloworld");第五步：分别关闭客户端Socket连接，服务器端Socket连接。clientsocket.close();serversocket.close();客户端程序（HelloClient.java）第一步：声明一个Socket对象，声明一个BufferedReader对象in，此对象用于读取服务器发送过来的数据。Sockethellosocket=null;BufferedReaderin=null;第二步：用输入输出流与Socket关联。首先实例化hellosocket对象，此连接在本机的9999端口上监听。然后通过hellosocket对象实例化BufferedReader对象。hellosocket=newSocket("localhost",9999);in=newBufferedReader(newInputStreamReader(hellosocket.getInputStream()));第三步：等待服务器端发送过来的信息并打印。System.out.println(in.readLine());第四步:关闭BufferedReader对象;关闭Socket对象。in.close();hellosocket.close();单元任务分析与实施（1）定义用户信息类User，实例化传送对象。（2）服务器程序的实现。首先建立连接并监听端口，使用accept()方法等待客户端发送消息；打开Socket关联的输入/输出流，向输出流写入信息，从输入流中读取响应信息；关闭所有数据流和Socket。（3）客户端程序的实现。建立连接，指向服务器及端口；打开Socket关联的输入/输出流，向输出流中写入信息，从输入流中读取响应信息；关闭所有数据流和Socket。实施代码（略）如果要需要服务器与多个客户端通信，如何实现呢？可以通过线程来处理不同客户发送的信息。课题单元7.2多线程课型理实一体授课班级授课时数4教学目标了解线程与进程的区别。熟悉实现多线程的方法。熟悉线程同步的方法。能通过继承Thread类实现多线程。能通过Runnable接口实现多线程。能使用方法或代码块实现线程同步。能使用多线程和套接字实现服务器服务多个客户的操作。教学重点继承Thread类实现多线程通过Runnable接口实现多线程使用多线程和套接字实现服务器服务多个客户的操作。教学难点使用多线程和套接字实现服务器服务多个客户的操作。学情分析教学效果教后记。单元任务7.2多用户登录任务描述：多个用户登录自动出货管理系统，需要在服务器与多个客户端之间进行通信，效果如图7-2所示。在服务器启用多线程模式时，可以通过线程来处理不同用户发送的信息。当每个用户登录时，从客户端发起登录请求，将登录用户数据传递到服务器，由服务器显示用户登录信息，并将信息响应给客户端（登录成功或登录失败）。当有多个客户端连接到服务器时，服务器会为每个客户端建立一个线程来处理接收到信息，而不会产生阻塞，实现一个服务器与多个客户端的通信。图7-2多用户登录相关知识1.线程与进程1.在高速公路收费匝道上，经常会看到排成长龙的车队。如果让你来缓解这一拥塞的交通状况，你的方案是什么?2.在一个行政收费大厅里，如果只有一个办事窗ロ，等待办事的客户很多。解决方案是？进程可以理解为一个应用程序的执行过程，应用程序一旦执行，就是一个进程。如果把进程比作一个收费站，多个收费匝道就可以比作线程。如果将行政大厅比喻为一个进程，每个办事窗口就是一个线程。进程是并发执行程序在执行过程中资源分配和管理的基本单位（资源分配的最小单位），每个进程都有自己独立的地址空间。线程是比进程更小的执行单元，是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。一个进程在执行过程中，可以产生多个线程。同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。2.多线程多线程的机制则指可以同时运行多个程序块（进程的多条路径），在Java中被称为并发机制。采用多线程机制可以是计算机资源得到更充分的使用，多线程可以使程序在同一时间内完成很多任务操作。例如多线程在Windows操作系统中的运行，如图7-3所示。图7-3多线程在Windows操作系统中的运行模式引入：单一线程的运行流程（代码略）3.实现多线程的两种方式（1）继承java.lang.Thread类Thread类是Java.lang包中的一个类，Thread类的对象用来代表线程。Thread类的构造方法publicThread()：创建一个新的线程对象publicThread(StringthreadName)：创建一个名称为threadName的线程对象Thread类的常用方法Interrupt()：中断线程run()：如果该线程是使用独立的Runnable对象构造的，则调用Runnable对象的run()方法，否则，该方法不执行任何操作并返回。start()：使该线程开始执行，Java虚拟机调用该线程的run()方法。sleep()：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）（2）实现多线程的方法创建一个继承Thread类的子类覆写Thread类的run()方法。创建线程类的一个对象。通过线程类的对象调用start()方法启动线程（启动之后会自动调用覆写的run()方法执行线程）1.使用继承Thread类的方式同时激活多个线程。publicclassThreadDemoextendsThread{privateStringname;publicThreadDemo(Stringname){=name;}//重写run()方法publicvoidrun(){for(inti=0;i<5;i++){System.out.println(name+"运行:"+i);try{sleep((int)Math.random()*10);//正在执行线程休眠}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}publicstaticvoidmain(String[]args){ThreadDemot1=newThreadDemoTest("A");//创建线程对象t1ThreadDemoTt2=newThreadDemoTest("B");//创建线程对象t2t1.start();//启动线程t1t2.start();//启动线程t2}}如果当前类不仅要继承其他类(非Thread类)，还要实现多线程，那么如何处理呢？（2）实现java.lang.Runnable接口创建Runnable对象