java语言程序设计第11章

11.1网络基础11.1.1TCP/IP协议网络通信协议是计算机间进行通信所要遵循的各种规则的集合。Internet的主要协议有：网络层的IP协议，传输层的TCP、UDP协议，应用层的FTP、HTTP、SMTP等协议。其中，TCP/IP（传输控制协议/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网络参考模型包括四个层次：应用层、传输层、网络层、链路层。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，其中每个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－TCP（TransportControlProtocol）和UDP（UserDatagramProtocol）就属于这一层。11.1网络基础11.1.1TCP/IP协议传输层通常以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，而Socket是由IP地址和端口号组成的。TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket（通常都是serversocket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。11.1网络基础11.1.2通信端口一台机器只通过一条链路连接到网络上，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协议使用IP地址使数据投递到正确的计算机上，TCP和UDP协议使用端口号（port）将数据投递给正确的应用程序。端口号是用一个16位的整数来表达的，其范围为0～65535，其中0～1023为系统所保留，专门给那些通用的服务（well-knownservices），常见的有：http服务的端口号为80，telnet服务的端口号为21，ftp服务的端口为23等等。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。11.1网络基础11.1.3URLURL是统一资源定位符（UniformResourceLocator）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、图像文件、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。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：协议名://资源名如：协议名称指的就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引用。当然，并不是所有的URL都必须包含这些内容。一个完整的URL如下：协议主机域名（IP地址）端口号目录文件名HTML参考点11.1网络基础11.1.4客户机/服务器模式目前较为流行的网络编程模型是客户机/服务器（C/S）结构。即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提出申请。服务器一般作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也能及时得到服务。11.1网络基础11.1.5Java网络编程Java通过前面介绍的流式输入/输出接口和增加在网络上建立输入/输出对象特性这两个方法支持TCP/IP。Java支持TCP和UDP协议族。TCP用于网络的可靠的流式输入/输出。UDP支持更简单的、快速的、点对点的数据报模式。Java的网络编程分为三个层次：1．最高一级的网络通信就是我们前面章节中讲的从网络上下载Applet。客户端浏览器通过HTML文件中的applet标记来识别Applet，并解析Applet的属性，通过网络获取Applet的字节码文件。2．前面我们介绍了声音播放和图像显示，其中声音文件和图像文件的获取是次一级的通信。通过类URL的对象指明文件所在位置，并从网络上下载声音和图像文件。11.1网络基础11.1.5Java网络编程3.最低一级的通信是利用java.net包中提供的类直接在程序中实现网络通信。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。（1）URLs：面向应用层。通过URL，Java程序可以直接送出或读入网络上的数据。（2）InetAddress：面向的是IP层。用于标识网络上的硬件资源。（3）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，它把数据的目的地记录在数据包中，然后直接放在网络上。11.1网络基础11.1.5Java网络编程Java网络编程中主要使用的java.net包中的类有：面向IP层的类：InetAddress面向应用层的类：URL、URLConnectionTCP协议相关类：Socket、ServerSocketUDP协议相关类：DatagramPacket、DatagramSocket、MulticastSocket可能产生的异常：BindException、ConnectException、MalformedURLException、NoRouteToHostException、ProtocolException、SocketException、UnknownHostException、UnknownServiceException11.2InetAddress编程无论你是在打电话、发送邮件或建立与Internet的连接，地址是基础。InetAddress类用来封装IP地址和该地址的域名。InetAddress类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。每个InetAddress对象包含了IP地址、主机名等信息。InetAddress类没有构造方法，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：publicstaticInetAddressgetByName(Stringhost)host可以是一个机器名，也可以是一个形如“%d.%d.%d.%d”的四个十进制数的IP地址或一个DSN域名。publicstaticInetAddressgetLocalHost()publicstaticInetAddress[]getAllByName(Stringhost)这三个方法通常会产生UnknownHostException异常，应在程序中捕获处理。InetAddress类也有一些非静态的方法，如本书表11-1所示。11.3URL编程11.2.1创建URL对象URL类有以下几种方式创建URL对象：1.URL(String,String,int,String)：构造一个URL类，第一个String类型的参数是协议的类型，可以是http，ftp，file等。第二个String类型参数是主机名，int类型参数是指定端口号，最后一个参数是给出文件名或路径名。2.URL(String,String,String)：构造一个URL类，参数含义与上相同，使用缺省端口号。3.URL(URL,String)：构造一个URL类，使用给出的URL和相对路径，String类型参数是相对路径。4.URL(String)：使用URL字符串构造一个URL类。当创建URL时发生错误，系统会产生异常MalformedURLException，这是非运行时异常，必须在程序中捕获处理。11.3URL编程11.2.2获取URL对象的属性一个URL对象生成后，其属性是不能被改变的，但可以通过它给定的方法来获取这些属性：publicStringgetProtocol()：获取该URL的协议名publicStringgetHost()：获取该URL的主机名publicStringgetPort()：获取该URL的端口号publicStringgetPath()：获取该URL的文件路径publicStringgetFile()：获取该URL的文件名publicStringgetRef()：获取该URL在文件中的相对位置publicStringgetQuery()：获取该URL的查询名publicStringtoExternalForm()：获取代表URL的字符串11.4Socket编程Socket（插座）通信属于网络底层通信。Socket最先应用于Unix操作系统，如果了解Unix系统的输入/输出（I/O）的话，就很容易掌握Socket，因为Socket数据传输其实就是一种特殊的I/O。在传统的UNIX环境下可以操作TCP/IP协议的接口不止Socket一个，Socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间是没有必然联系的。在Java环境下，Socket编程主要是指基于TCP/IP协议的网络编程。在Java中可以将Socket类和ServerSocket类分别用于Client端和Server端，在任意两台机器间建立连接。11.4Socket编程11.4.1Socket与ServerSocket类网络上的两个程序通过一个双向的通讯连接实现数据的交换，这个双向链路的一端称为一个Socket。Socket通常用来实现客户方和服务方的连接。Socket是TCP/IP协议的一个十分流行的编程界面，一个Socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。尽管Socket编程是低层次网络编程但并不等于它功能不强大，恰恰相反，正因为层次低，Socket编程比基于URL的网络编程提供了更强大的功能和更灵活的控制，但是却要更复杂一些。java在包java.net中提供了两个类：Socket和ServerSocket，分别用来表示双向连接的客户端和服务端。这是两个封装得非常好的类，使用很方便。11.4Socket编程11.4.2Socket通信Socket通常用来实现C/S结构。使用Socket进行Client/Server程序设计的一般连接过程是这样的：Server端Listen(监听)某个端口是否有连接请求，Client端向Server端发出Connect(连接)请求，Server端向Client端发回Accept（接受）消息，一个连接就建立起来了。Server端和Client端都可以通过Send，Write等方法与对方通信。进行Socket通信，需要完成三个部分的工作：1.建立服务器类在服务器端，用Java中的服务器类－ServerSocket，使用端口号作为参数来创建服务器对象。例如：ServerSocketserver=newServerSocket(2000)这条语句创建了一个服务器对象，这个服务器使用2000号端口。当一个客户端程序建立一个Socket连接，所连接的端口号为2000时，服务器对象serve