网络编程是指编写运行在多个设备(计算机)的程序,这些设备都通过网络连接起来。java.net 包中 J2SE 的 API 包含有类和接口,它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口,来专注于解决问题,而不用关注通信细节。
java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持:
- TCP:TCP(英语:Transmission Control Protocol,传输控制协议) 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,TCP 层是位于 IP 层之上,应用层之下的中间层。TCP 保障了两个应用程序之间的可靠通信。通常用于互联网协议,被称 TCP / IP。
- UDP:UDP (英语:User Datagram Protocol,用户数据报协议),位于 OSI 模型的传输层。一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送数据的数据报。由于UDP缺乏可靠性且属于无连接协议,所以应用程序通常必须容许一些丢失、错误或重复的数据包。
Socket 编程
套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。 客户端程序创建一个套接字,并尝试连接服务器的套接字。当连接建立时,服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行通信。
java.net.Socket 类代表一个套接字,并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端,并与他们建立连接的机制。以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现:
- 服务器实例化一个 ServerSocket 对象,表示通过服务器上的端口通信。
- 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法,该方法将一直等待,直到客户端连接到服务器上给定的端口。
- 服务器正在等待时,一个客户端实例化一个 Socket 对象,指定服务器名称和端口号来请求连接。
- Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立,则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。
- 在服务器端,accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用,该 socket 连接到客户端的 socket。
连接建立后,通过使用 I/O 流在进行通信,每一个socket都有一个输出流和一个输入流,客户端的输出流连接到服务器端的输入流,而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。TCP 是一个双向的通信协议,因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送。
ServerSocket 类的方法
服务器应用程序通过使用 java.net.ServerSocket 类以获取一个端口,并且侦听客户端请求。ServerSocket 类有四个构造方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public ServerSocket(int port) throws IOException,创建绑定到特定端口的服务器套接字 |
2 | public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException,利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号 |
3 | public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException,使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器 |
4 | public ServerSocket() throws IOException,创建非绑定服务器套接字 |
创建非绑定服务器套接字。 如果 ServerSocket 构造方法没有抛出异常,就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口,并且侦听客户端请求。
ServerSocket 类的常用方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public int getLocalPort(),返回此套接字在其上侦听的端口 |
2 | public Socket accept() throws IOException,侦听并接受到此套接字的连接,该方法将阻塞,直到建立连接为止 |
3 | public void setSoTimeout(int timeout),通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT,以毫秒为单位 |
4 | public void bind(SocketAddress host, int backlog),将 ServerSocket 绑定到特定地址(IP 地址和端口号) |
Socket 类的方法
java.net.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 类有五个构造方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException,创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 |
2 | public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException,创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号 |
3 | public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException,创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口 |
4 | public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException,创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口 |
5 | public Socket(),通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字 |
当 Socket 构造方法返回,它实际上会尝试连接到指定的服务器和端口,而并不是简单的实例化了一个 Socket 对象。
下面列出了一些感兴趣的方法,注意客户端和服务器端都有一个 Socket 对象,所以无论客户端还是服务端都能够调用这些方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException,将此套接字连接到服务器,并指定一个超时值 |
2 | public InetAddress getInetAddress(),返回套接字连接的地址 |
3 | public int getPort(),返回此套接字连接到的远程端口 |
4 | public int getLocalPort(),返回此套接字绑定到的本地端口 |
5 | public SocketAddress getRemoteSocketAddress(),返回此套接字连接的端点的地址,如果未连接则返回 null |
6 | public InputStream getInputStream() throws IOException,返回此套接字的输入流 |
7 | public OutputStream getOutputStream() throws IOException,返回此套接字的输出流 |
8 | public void close() throws IOException,关闭此套接字 |
InetAddress 类的方法
这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了 Socket 编程时比较有用的方法:
序号 | 方法描述 |
---|---|
1 | static InetAddress getByAddress(byte[] addr),在给定原始 IP 地址的情况下,返回 InetAddress 对象 |
2 | static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr),根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress |
3 | static InetAddress getByName(String host),在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址 |
4 | String getHostAddress() ,返回 IP 地址字符串(以文本表现形式) |
5 | String getHostName() ,获取此 IP 地址的主机名 |
6 | static InetAddress getLocalHost(),返回本地主机 |
7 | String toString(),将此 IP 地址转换为 String |
Socket 通讯实例
客户端实例:GreetingClient 是一个客户端程序,该程序通过 socket 连接到服务器并发送一个请求,然后等待一个响应。
import java.io.*; import java.net.Socket; import java.util.ArrayList; public class GreetingClient { public static void main(String [] args) { //服务端主机名 String serverName = "localhost"; //服务端口号 int port = Integer.parseInt("6066"); try { // 输出服务端主机名与端口号 System.out.println("连接到主机:" + serverName + " ,端口号:" + port); // 创建 Socket 对象,并尝试连接到指定的服务器和端口 Socket client = new Socket(serverName, port); // 输出此套接字连接的端点的地址 System.out.println("远程主机地址:" + client.getRemoteSocketAddress()); // 获取此套接字的输出流 OutputStream outToServer = client.getOutputStream(); // 使用此套接字的输出流创建 DataOutputStream 输出流 DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer); // 以UTF-8编码将字符串写入基础输出流 out.writeUTF("客户端说:Hello from " + client.getLocalSocketAddress() + "n"); // 获取此套接字的输入流 InputStream inFromServer = client.getInputStream(); // 创建读取键盘输入内容的 InputStreamReader InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8"); // 创建读取服务端输入内容的 InputStreamReader InputStreamReader serverDataReader = new InputStreamReader(inFromServer,"UTF-8"); // 创建存放在键盘读取字符的数组集合 ArrayList fingerboardList = new ArrayList(); // 创建存放在服务端端读取字符的数组集合 ArrayList serverDataList = new ArrayList(); do{ // 判断读取键盘输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取 if(fingerboardReader.ready()){ // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取 // 清空 存放键盘读取字符的数组集合 fingerboardList.clear(); // 声明 键盘输入char变量 char fingerboardInputChar; // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取,循环读取,将读取的内容存入数组集合,一次输入读取完成后ready()返回NO while (fingerboardReader.ready()) { fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();; fingerboardList.add(fingerboardInputChar); } // 创建可变字符串 StringBuilder 对象 StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder(); // 拼接 存放键盘读取字符的数组集合 中的字符组成字符串 for (Character cha :fingerboardList){ fingerboardStringBuilder.append(cha); } // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象 String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString(); // 如果 转换的字符串不是空的 并且不是一个换行符 if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("n")) { // 使用此套接字的输出流写出数据 out.writeUTF("客户端说:" + fingerboardString); // 如果输出Goodbye!,跳出循环 if (fingerboardString.equals("Goodbye!n")) { break; } } } // 判断读取客户端输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取 if(serverDataReader.ready()) { // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取 // 清空客户端读取字符的数组集合 serverDataList.clear(); // 声明客户端读取char变量 char serverDataReaderChar; // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取,循环读取,将读取的内容存入数组集合,一次输入读取完成后ready()返回NO while (serverDataReader.ready()) { serverDataReaderChar = (char) serverDataReader.read(); serverDataList.add(serverDataReaderChar); } // 创建可变字符串 StringBuilder 对象 StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder(); for (Character cha :serverDataList){ dataReaderStringBuilder.append(cha); } // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象 String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString(); // 打印服务端输入内容 System.out.print(dataReaderString); // 服务端输出Goodbye,跳出循环 if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!n")) { break; } } }while (true); // 关闭此套接字 client.close(); }catch(IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
服务端实例:GreetingServer 程序是一个服务器端应用程序,使用 Socket 来监听一个指定的端口。
import java.io.*; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.net.SocketTimeoutException; import java.util.ArrayList; public class GreetingServer extends Thread { private ServerSocket serverSocket; public GreetingServer(int port) throws IOException { // 创建服务端Socket对象 this.serverSocket = new ServerSocket(port); // Socket超时时间,设置为0时无限制,超时引发SocketTimeoutException this.serverSocket.setSoTimeout(0); } public void run() { try { // 输出此套接字在其上侦听的端口 System.out.println("等待远程连接,端口号为:" + serverSocket.getLocalPort() + "..."); // 侦听并接受到此套接字的连接,该方法将阻塞,直到建立连接为止 Socket server = serverSocket.accept(); // 输出此套接字连接的端点的地址 System.out.println("远程主机地址:" + server.getRemoteSocketAddress()); // 使用此套接字的输出流创建 DataOutputStream 输出流 DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream()); // 以UTF-8编码将字符串写入基础输出流 out.writeUTF("服务端说:谢谢连接我:" + server.getLocalSocketAddress() + "n"); // 创建读取键盘输入内容的 InputStreamReader InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8"); // 创建读取客户端输入内容的 InputStreamReader InputStreamReader clientDataReader = new InputStreamReader(server.getInputStream(),"UTF-8"); // 创建存放在键盘读取字符的数组集合 ArrayList fingerboardList = new ArrayList(); // 创建存放在客户端读取字符的数组集合 ArrayList clientDataList = new ArrayList(); do{ // 判断读取键盘输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取 if(fingerboardReader.ready()){ // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取 // 清空 存放键盘读取字符的数组集合 fingerboardList.clear(); // 声明 键盘输入char变量 char fingerboardInputChar; // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取,循环读取,将读取的内容存入数组集合,一次输入读取完成后ready()返回NO while (fingerboardReader.ready()) { fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();; fingerboardList.add(fingerboardInputChar); } // 创建可变字符串 StringBuilder 对象 StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder(); // 拼接 存放键盘读取字符的数组集合 中的字符组成字符串 for (Character cha :fingerboardList){ fingerboardStringBuilder.append(cha); } // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象 String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString(); // 如果 转换的字符串不是空的 并且不是一个换行符 if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("n")) { // 使用此套接字的输出流写出数据 out.writeUTF("服务端说:" + fingerboardString); // 如果输出Goodbye!,跳出循环 if (fingerboardString.equals("Goodbye!n")) { break; } } } // 判断读取客户端输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取 if(clientDataReader.ready()) { // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取 // 清空客户端读取字符的数组集合 clientDataList.clear(); // 声明客户端读取char变量 char clientDataReaderChar; // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取,循环读取,将读取的内容存入数组集合,一次输入读取完成后ready()返回NO while (clientDataReader.ready()) { clientDataReaderChar = (char) clientDataReader.read(); clientDataList.add(clientDataReaderChar); } // 创建可变字符串 StringBuilder 对象 StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder(); for (Character cha :clientDataList){ dataReaderStringBuilder.append(cha); } // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象 String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString(); // 打印客户端输入内容 System.out.print(dataReaderString); // 客户端输出Goodbye,跳出循环 if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!n")) { break; } } }while (true); // 关闭此套接字 server.close(); System.out.println("套接字已关闭"); }catch(SocketTimeoutException s) { // Socket超时 System.out.println("Socket timed out!"); }catch(IOException e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String [] args) { int port = Integer.parseInt("6066"); try { Thread t = new GreetingServer(port); t.run(); }catch(IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
先运行服务端程序,再运行客户端程序,打印如下:
方法实例:
获取指定主机的IP地址:
使用 InetAddress 类的 InetAddress.getByName() 方法来获取指定主机(网址)的IP地址:
public class Test { public static void main(String[] args) { InetAddress address = null; try { // 在给定主机名称的情况下,确定主机的IP地址 address = InetAddress.getByName("www.juejin.cn"); } catch (UnknownHostException e) { System.exit(2); } // 输出取此IP地址的主机名与IP地址字符串 System.out.println(address.getHostName() + " = " + address.getHostAddress()); System.exit(0); } } // 以上程序执行结果为: // www.juejin.cn = 111.132.34.239
查看端口是否已使用:
public class Test { public static void main(String[] args) { System.out.println("端口是否真正在使用:" + isSocketAliveUitlitybyCrunchify("www.juejin.cn",80)); } /** * 判断主机端口是否已使用 * * @param hostName 主机名 * @param port 主机端口 * @return boolean - true/false */ public static boolean isSocketAliveUitlitybyCrunchify(String hostName, int port) { // 主机端口是否已使用,默认否 boolean isAlive = false; // 超时设置,单位毫秒 int timeout = 2000; // 创建一个套接字 SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(hostName, port); Socket socket = new Socket(); System.out.println("主机名: " + hostName + ", 主机端口: " + port); try { // 将此套接字连接到服务器 socket.connect(socketAddress, timeout); // 关闭此套接字 socket.close(); // 连接未发生异常,说明主机端口是使用的 isAlive = true; } catch (SocketTimeoutException exception) { System.out.println("套接字超时异常 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage()); } catch (IOException exception) { System.out.println( "IO异常 - 无法连接到 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage()); } // 返回主机端口是否已使用的结果 return isAlive; } } // 以上程序执行结果为: // 主机名: www.juejin.cn, 主机端口: 80 // 端口是否真正在使用:true
获取本机ip地址及主机名:
public class Test { public static void main(String[] args) throws UnknownHostException { InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost(); System.out.println("本地主机地址: " + addr.getHostAddress()); String hostname = addr.getHostName(); System.out.println("本地主机名: "+hostname); } }
使用 Socket 连接到指定主机:
public class Test { public static void main(String[] args) { try { InetAddress addr; Socket sock = new Socket("www.juejin.cn", 80); addr = sock.getInetAddress(); System.out.println("连接到 " + addr); sock.close(); } catch (java.io.IOException e) { System.out.println("无法连接 " + args[0]); System.out.println(e); } } } // 以上程序执行结果为: // 连接到 www.juejin.cn/111.132.34.240
以上就是Java网络编程基础用法详解的详细内容,更多关于Java 网络编程的资料请关注IT俱乐部其它相关文章!