java网络编程

网络基本知识：

在java中网络程序有两种协议：TCP和UDP，TCP通过握手协议进行可靠的连接，UDP则是不可靠连接。

IP地址：用于标记一台计算机的身份证。

IP地址由网络地址（确定网络）和主机地址（网络中的主机）组成。

子网掩码：为了区分网络地址和主机地址。

IP地址分为A类地址、B类地址、C类地址（经常使用）、D类地址、E类地址。

127.0.0.1（localhost）是本机地址。

IPV4和IPV6

IPV4使用4个十进制数表示，即32位二进制。

SMTP是简单邮件传输协议，port号是25.

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telnet用于连接远程计算机或者因特网计算机提供的服务。每一个服务都会设定一个port。

给出类似     telnet ip    port    就可以和特定的服务进行通信

假设要连接因特网的服务，不仅要给出port，还要给出计算机的名称，仅仅有给出IP地址和port号时，才可以请求服务，并接收到应答。

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URL和URI

URI:统一资源标识符，用于标识一个web资源，包括了两个部分。

(1)URL:统一资源定位符。可以精确的定位数据的URI

(2)URN:统一资源名称。除了URL的URI

在java中URI和URL是分开的两个类，URI类专门用于解析，URL用于通信。

URL

1.URI分类

绝对和相对：

(1)绝对URI是指有确定的协议。比方http,ftp。后面以/进行分隔

(2)相对URI是没有scheme的。

透明和不透明：

(1)不透明URI是不可以被解析的URI。不透明URI是绝对URI。scheme后面的部分不是以/进行切割。

分层和不分层：

(1)分层是绝对透明URI或相对URI。

全部的网页port都是80.

2.URI的作用：

(1)解析

URI的格式：

[scheme:]scheme-specific-part[#fragment]

scheme表示用的协议，能够是httphttpsftpfile等。

scheme-specific-part是其余部分。

进一步细分：

[scheme:][//authority][path][?query][#fragment]

经常用法：

• getScheme()获得scheme;
• getSchemeSpecificPart()
• getPath()
• getAuthority()

(2)相对标识符和绝对标识符的转换

resolve和relative函数。

演示样例代码：

任务1：取得特定网址的html代码。

任务2：分析地址信息。

任务3：绝对地址和相对地址转换

package org.core;

import java.net.*;
import java.util.*;

public class URLTest1 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		URL url = new URL("http://www.ecnu.edu.cn");
		Scanner in = new Scanner(url.openStream());
		while (in.hasNextLine()) {
			String str = in.nextLine();
			System.out.println(str);
		}

		URI uri = new URI("http://blog.csdn.net/xiazdong");
		System.out.println(uri.getScheme());
		System.out.println(uri.getSchemeSpecificPart());
		System.out.println(uri.getAuthority());
		System.out.println(uri.getUserInfo());
		System.out.println(uri.getHost());
		System.out.println(uri.getPort());
		System.out.println(uri.getPath());
		System.out.println(uri.getQuery());
		System.out.println(uri.getFragment());

		String str = "/article/details/6705033";
		URI combined = uri.resolve(str);// 依据uri的路径把str变成绝对地址
		System.out.println(combined.getScheme()
				+ combined.getSchemeSpecificPart());

		URI relative = uri.relativize(new URI(str));
		System.out.println(relative.getSchemeSpecificPart());

	}

}

URL和URLConnection

URL的作用

1.假设想要获取某个网页的html源码，比方http://blog.csdn.net/xiazdong 则仅仅须要:

(1)URL url = new URL("http://blog.csdn.net/xiazdong");

(2)Scanner in = new Scanner(url.openStream());

就可以.

2.获取消息头信息

• URLConnection connection = url.openConnection();
• connection.getHeaderFields()返回一个Map<String,List<String>>
• connection.getContentLength();
• connection.getContentType();
• connection.setDoOutput(true)获得输出流
• connection.getOutputStream();
• connection.getInputStream();

代码演示样例：

package org.core;

import java.net.*;
import sun.misc.*;
import java.util.*;
import java.io.*;

public class URLConnectionTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String urlName = "http://java.sun.com";
		URL url = new URL(urlName);
		URLConnection connection = url.openConnection();
		Map<String, List<String>> map = connection.getHeaderFields();
		for (Map.Entry<String, List<String>> entry : map.entrySet()) {
			String key = entry.getKey();
			List<String> value = entry.getValue();
			System.out.println(key + ":" + value);
		}	

	}

}

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在网页中假设要提交数据给webserver，通常要把数据发送给webserver，然后webserver委派一个脚本对数据进行处理，返回一个对应。

通常发送数据的方法有两种：get和post。

（1）get方法是直接把数据跟在url的后面，以name=value进行传输，

每一个数据之间用&进行切割，value中的空格用+替换，非字母数字用%替换，并后跟两个16进制数，这样的编码方式称为URL编码。URLEncoder和URLDecoder

（2）post方法是通过URLConnection发送给server，编码方式和get一样。URLEncoder.encode(VALUE,"UTF-8");

一般在传输中文时会运用编码和解码。

演示样例：通过URLEncoder和URLDecoder编码和解码

略

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InetAddress  依据域名得到IP地址或名称

没有构造方法，通过：

(1)InetAddress i1 = InetAddress.getByName(String)返回一个InetAddress实例。

(2)假设一个地址有多个ip地址，比方google，有3个ip地址，就调用InetAddress[] i2 = InetAddress.getAllByName(String);

InetAddress.getLocalhost()获得本机的InetAddress实例。

代码实例：

package org.core;

import java.net.InetAddress;

public class InetAddressTest {

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
		System.out.println("本机地址："+local.getHostAddress());
		System.out.println("本机名称："+local.getHostName());
		InetAddress[] remote = InetAddress.getAllByName("www.google.com");
		for(InetAddress a : remote)
		{
			System.out.println("地址："+a.getHostAddress());
			System.out.println("名称："+a.getHostName());
		}	
	}
}

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Socket（TCP）

Socket是一个用于机器之间通信的类。

Socketclient：

(1)Socket s = new Socket(ip,port);打开一个套接字，发送请求    

(2)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(3)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

须要用PrintWriter和Scanner进行包装，而且注意PrintWriter的自己主动缓冲。

Socketserver：注意多个client同一时候訪问server的问题：多线程

(1)ServerSocket server = new ServerSocket(port);创建一个端口

(2)Socket s = server.accept();        仅仅有当有client请求并连接，函数才会返回

(3)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(4)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

须要用PrintWriter和Scanner进行包装，而且注意PrintWriter的自己主动缓冲。

我们在使用PrintWriter时须要使用println()函数;

当server或client随意一方请求结束通信，则立马停止。

问题1：在套接字中会发生堵塞的地方：

（1）实例化Socket时，会堵塞。

（2）在in.nextLine()类似操作时会堵塞。

解决方法：

（1）对于第一个问题，解决方法：

• Socket s = new Socket();建立无连接socket
• s.connect(new InetSocketAddress(host,port),timeout);设置超时。

（2）对于第二个问题，解决方法是设置s.setSoTimeout(long)设置超时时间

问题2：当client想要关闭套接字时，但却不能确定server是否还在发送数据，可是仅仅要一关闭就立马断开。

解决方法：

socket.shutdownOutput()关闭输出流

socket.shutdownInput()关闭输入流

半关闭演示样例代码：client发送hello给server，同一时候关闭输出流，server接收到后关闭输入流，等待5秒发送ECHO hello给client。

 Client：

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class shutdownOutputClient {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		Socket s = new Socket("localhost",8819);
		Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		out.println("Hello");//输出hello
		s.shutdownOutput();	//关闭输出流
		System.out.println("关闭连接");
		while(in.hasNextLine()){
			System.out.println(in.nextLine());
		}
		s.close();
	}

}

Server：

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class shutdownOutputServer {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
		Socket s = server.accept();
		Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		String str = in.nextLine();
		System.out.println(str);
		s.shutdownInput();
		System.out.println("关闭输入流");
		
		Thread.sleep(5000);
		out.println("Echo:"+str);
		s.close();
	}

}

综合代码举例：实现一个简单的对等通信程序，通过多线程，一个线程接收数据，一个线程发送数据。

用户1：

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client{
	public static void main(String[]args)throws Exception{
		Socket s = new Socket("localhost",8819);
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		Thread t = new Thread(new Receive(s));
		t.start();
		//下面代码用于发送数据
		Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
		while(in.hasNextLine()){	//一直不断
			out.println(in.nextLine());	//发送键盘输入数据
		}
	}
}
class Receive implements Runnable	//这个类用于接收数据
{
	private Socket s;
	public Receive(Socket s)
	{
		this.s = s;
	}
	public void run()
	{
		try{
			Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());	//in：接收数据
		
			String str = null;
			while(true)
			{
				str = in.nextLine();	
				System.out.println("server说："+str);	//打印接收数据
			}
			
		}
		catch(Exception e){}
	}
}

用户2：

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server{
	public static void main(String[]args)throws Exception{
		ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
		Socket s = server.accept();
		PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
		Thread t = new Thread(new Receive1(s));
		t.start();
		//下面代码用于发送数据
		Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
		while(in.hasNextLine()){	//一直不断
			out.println(in.nextLine());	//发送键盘输入数据
		}
	}
}
class Receive1 implements Runnable	//这个类用于接收数据
{
	private Socket s;
	public Receive1(Socket s)
	{
		this.s = s;
	}
	public void run()
	{
		try{
			Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());	//in：接收数据
		
			String str = null;
			while(true)
			{
				str = in.nextLine();	
				System.out.println("client说："+str);	//打印接收数据
			}
			
		}
		catch(Exception e){}
	}
}

以上的程序属于C/S，须要同一时候维护client和server的代码。

B/S：浏览器和server，仅仅须要维护一方代码就可以。

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聊天工具使用UDP许多，由于我们通常也会遇到我们发给还有一个人一条消息，还有一个人却没有收到的情况。

DatagramPacket和DatagramSocket  数据报

代码举例：实现server发送数据报到client。

Client：

package org.core;

import java.net.*;
import java.io.*;
public class DatagramClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		byte[]buf = new byte[1024];
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,1024);
		DatagramSocket client = new DatagramSocket(9000);
		client.receive(packet);
		String str = new String(buf,0,packet.getLength());
		System.out.println(packet.getAddress().getHostName()+":"+str);
		client.close();
	}

}

Server：

package org.core;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class DatagramServer {

	public static void main(String[] args)throws Exception {
		DatagramSocket server = new DatagramSocket(3000);
		String str = "hello world";
		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),InetAddress.getLocalHost(),9000);
		server.send(packet);
		server.close();
	}
}

QQ聊天应用

Server端

package org.xiazdong.server;


import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Server3 extends JFrame{
	static JTextArea area;
	JTextField field;
	JButton button;
	static PrintStream writer;
	public Server3(){
		this.setTitle("服务器");
		this.setSize(400,500);
		area = new JTextArea(25,30);
		area.setEditable(false);
		field = new JTextField(20);
		button = new JButton("提交");
		JPanel panel = new JPanel();
		JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
		this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
		panel.add(field);
		panel.add(button);
		this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
		this.setVisible(true);
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		button.addActionListener(new ActionListener(){

			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String text = field.getText();
				writer.println(text);
				area.append("我："+text+"
");
				field.setText("");
			}
			
		});
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Server3 s = new Server3();
		ServerSocket server = new ServerSocket(8899);
		System.out.println("開始监听...");
		Socket socket = server.accept();
		InetAddress address = socket.getInetAddress();
		String name = address.getLocalHost().getHostName();
		System.out.println(name+"已连接");
		BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		writer = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true);
		while (true) {
			String line = null;
			line = reader.readLine();
			if (line != null) {	
					area.append("client："+line+"
");
			}

		}
	}

}

Client端

package org.xiazdong.client;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Client3 extends JFrame{

	static JTextArea area;
	JTextField field;
	JButton button;
	static PrintWriter writer;
	public Client3(){
		this.setTitle("客户端");
		this.setSize(400,500);
		area = new JTextArea(25,30);
		area.setEditable(false);
		field = new JTextField(20);
		button = new JButton("提交");
		JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
		JPanel panel = new JPanel();
		this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
		panel.add(field);
		panel.add(button);
		this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
		this.setVisible(true);
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		button.addActionListener(new ActionListener(){

			@Override
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String text = field.getText();
				writer.println(text);
				area.append("我："+text+"
");
				field.setText("");
			}
			
		});
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		Client3 c = new Client3();
		Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8899);
		OutputStream out = socket.getOutputStream();
		BufferedReader reader1 = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		writer = new PrintWriter(out,true);
		System.out.println("已经成功和server连接...");
		while(true){
			String line = reader1.readLine();
			area.append("server："+line+"
");
		}
	}

}

PrintWriter的autoflush

假设PrintWriter writer = new PrintWriter(out,true);

则调用println()、printf()、format()函数时会自己主动刷新，其它函数都不会，比方write()、print()函数时不会自己主动刷新

 网络编程常见异常

第1个异常是java.net.BindException:Address already in use: JVM_Bind。该异常发生在server端进行new ServerSocket(port)（port是一个0，65536的整型值）操作时。异常的原因是以为与port一样的一个端口已经被启动，并进行监听。此时用netstat –an命令，能够看到一个Listending状态的port。仅仅须要找一个没有被占用的port就能解决问题。 

第2个异常是java.net.ConnectException: Connection refused: connect。该异常发生在client进行new Socket(ip, port)操作时，该异常发生的原因是或者具有ip地址的机器不能找到（也就是说从当前机器不存在到指定ip路由），或者是该ip存在，但找不到指定的端口进行监听。出现该问题，首先检查client的ip和port是否写错了，假设正确则从clientping一下server看能否ping通，假设能ping通（服务server端把ping禁掉则须要另外的办法），则看在server端的监听指定端口的程序是否启动，这个肯定能解决问题。 

第3个异常是java.net.SocketException: Socket is closed，该异常在client和server均可能发生。异常的原因是己方主动关闭了连接后（调用了Socket的close方法）再对网络连接进行读写操作。 

第4个异常是java.net.SocketException: （Connection reset或者Connect reset by peer:Socket write error）。该异常在client和server端均有可能发生，引起该异常的原因有两个，第一个就是假设一端的Socket被关闭（或主动关闭或者由于异常退出而引起的关闭），还有一端仍发送数据，发送的第一个数据包引发该异常(Connect reset by peer)。还有一个是一端退出，但退出时并未关闭该连接，还有一端假设在从连接中读数据则抛出该异常（Connection reset）。简单的说就是在连接断开后的读和写操作引起的。 

第5个异常是java.net.SocketException: Broken pipe。该异常在client和server均有可能发生。在第4个异常的第一种情况中（也就是抛出SocketExcepton:Connect reset by peer:Socket write error后），假设再继续写数据则抛出该异常。前两个异常的解决方法是首先确保程序退出前关闭全部的网络连接，其次是要检測对方的关闭连接操作，发现对方关闭连接后自己也要关闭该连接。