模塊9

網(wǎng)絡(luò)編程目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：技能目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：掌握網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識(shí)掌握TCP程序?qū)崿F(xiàn)方法掌握UDP程序的實(shí)現(xiàn)方法了解基于多線程的通信程序?qū)崿F(xiàn)方法會(huì)使用InetAddress類解決實(shí)際問(wèn)題會(huì)TCP網(wǎng)絡(luò)編程的步驟和技巧會(huì)編寫(xiě)多人聊天程序會(huì)多線程與網(wǎng)絡(luò)程序的結(jié)合應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生良好的道德規(guī)范和職業(yè)素養(yǎng)鼓勵(lì)學(xué)生奮發(fā)有為，敢于在短板弱項(xiàng)上下功夫任務(wù)9.1熟悉網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)9.1熟悉網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚瑹o(wú)論是工作時(shí)發(fā)送郵件，還是在休閑時(shí)和朋友網(wǎng)絡(luò)聊天，都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形式多樣，內(nèi)容繁雜，網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)要互相通信，必須遵守一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，目前使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編程能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序之間的通信互聯(lián)，為人們的溝通交流帶來(lái)便利，本任務(wù)就是介紹網(wǎng)絡(luò)編程的相關(guān)知識(shí)。此外，一個(gè)商用程序項(xiàng)目往往是由多人合作完成，團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作溝通亦是至關(guān)重要，同學(xué)們要有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和大局觀，要相互鼓勵(lì)、互幫互助，避免因信息不透明導(dǎo)致的項(xiàng)目延誤，共同提高團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)效率。同時(shí)，我們也要有強(qiáng)烈的上進(jìn)心，敢于挑戰(zhàn)工作中的難點(diǎn)，突破技術(shù)瓶頸，從而提高自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力?！救蝿?wù)導(dǎo)入】任務(wù)9.1熟悉網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)知識(shí)1.什么是TCP/IP協(xié)議？2.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)如何定位目標(biāo)地址？【思考】9.1.1TCP/IP概述TCP/IP也是目前因特網(wǎng)范圍內(nèi)使用的唯一一種協(xié)議。TCP/IP模型和OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。一、TCP/IP模型TCP/IPOSI應(yīng)用層應(yīng)用層表示層會(huì)話層主機(jī)到主機(jī)層（TCP）（又稱傳輸層）傳輸層網(wǎng)絡(luò)層（IP）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層（又稱鏈路層）數(shù)據(jù)鏈9.1.1TCP/IP概述TCP/IP包括兩個(gè)協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol，TCP）和因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（InternetProtocol，IP），但實(shí)際上TCP/IP是一系列協(xié)議的代名詞，包括上百種功能協(xié)議，如超文本傳輸協(xié)議（HTTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、地址解析協(xié)議（ARP）等。TCP/IP協(xié)議共分為四個(gè)層次，分別是鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，接下來(lái)詳細(xì)介紹各層的功能。鏈路層：又稱為網(wǎng)絡(luò)接口層，是TCP/IP協(xié)議族的最底層，負(fù)責(zé)監(jiān)視數(shù)據(jù)在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的交換。實(shí)際上，TCP/IP模型并沒(méi)有定義該層的協(xié)議，而只是要求其能夠給網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)訪問(wèn)接口，用于傳遞IP分組。9.1.1TCP/IP概述網(wǎng)絡(luò)層：是整個(gè)TCP/IP協(xié)議族的核心，主要功能把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組，并將分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)。該層協(xié)議包括IP協(xié)議、ICMP（因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議）和IGMP（因特網(wǎng)組管理協(xié)議）。傳輸層：為兩臺(tái)主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)程序提供端到端的數(shù)據(jù)通信。程序可以選擇基于TCP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用UDP協(xié)議。應(yīng)用層：負(fù)責(zé)處理實(shí)際的應(yīng)用程序協(xié)議，主要包括FTP協(xié)議、SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）、HTTP協(xié)議等。9.1.1TCP/IP概述二、IP地址IP地址是進(jìn)行TCP/IP協(xié)議通信的基礎(chǔ)，是對(duì)連接在因特網(wǎng)中的設(shè)備進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)的設(shè)備編碼。與日常生活中寄信時(shí)所用的郵件地址類似，以便設(shè)備之間能根據(jù)IP地址來(lái)識(shí)別。目前，IP地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，通常被分割為4個(gè)“8位二進(jìn)制數(shù)”（也就是4個(gè)字節(jié)）。IP地址通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中a,b,c,d都是0~255之間的十進(jìn)制整數(shù)。點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址（6），其對(duì)應(yīng)的32位二進(jìn)制數(shù)為（01111011.00111000.00001100.00010000）。例如9.1.1TCP/IP概述最初設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了便于尋址以及層次化構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)IP地址包括兩個(gè)標(biāo)識(shí)碼（ID），即網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都使用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID，網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)（包括網(wǎng)絡(luò)上工作站，服務(wù)器和路由器等）有一個(gè)主機(jī)ID與其對(duì)應(yīng)。Internet委員會(huì)定義了5種IP地址類型以適合不同容量的網(wǎng)絡(luò)，即A類~E類。類別最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)IP地址范圍單個(gè)網(wǎng)段最大主機(jī)數(shù)私有IP地址范圍A126（2^7-2)-5516777214-55B16384(2^14)-5565534-55C2097152(2^21)-55254-55D/-55//E/-54//IP地址的分類9.1.1TCP/IP概述A類地址的最高位必須是“0”，其第一個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，后三個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。因此A類地址可擁有126個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)，其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以包含的主機(jī)數(shù)目為224-2（主機(jī)地址全1和全0都屬于特殊地址），A類地址適用于超大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其表示范圍為：~55。B類地址的最高兩位必須是“10”，前兩個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，后兩個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。B類IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址長(zhǎng)度為14位，有16384個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以包含的主機(jī)數(shù)目為216-2，B類地址適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其表示范圍為：~55。1、A類地址2、B類地址9.1.1TCP/IP概述C類地址的最高三位必須是“110”，前三個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址，最后一個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。因此，C類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目為221。其中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以包含的主機(jī)數(shù)目為28-2，C類地址適用于小規(guī)模的局域網(wǎng)絡(luò)，其表示范圍為：~55。D類地址與前三類地址不同，它是一種特殊的IP地址類，應(yīng)用于多播通信，因此也被稱為多播地址。地址前面有4個(gè)引導(dǎo)位“1110”，其余的28位表示多播地址，其地址范圍為：-55。3、C類地址4、D類地址5、E類地址E類地址一般不用的實(shí)驗(yàn)性地址，前面包含4個(gè)引導(dǎo)位“1111”，其地址范圍為：---54。9.1.1TCP/IP概述特殊網(wǎng)址每一個(gè)字節(jié)都為0的地址，它并不是一個(gè)真實(shí)的IP地址，表示本機(jī)中所有的IPV4地址，地址是不能被ping通的abIP地址中的每一個(gè)字節(jié)都為1的IP地址55是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址c回路地址，該地址指向本機(jī)，一般用來(lái)測(cè)試使用，比如：ping用于測(cè)試本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)是否正常。9.1.1TCP/IP概述三、端口號(hào)所謂的端口，就好像是門(mén)牌號(hào)一樣，郵遞員通過(guò)IP地址能夠找到客戶所在的大樓，但是一棟樓里面有很多個(gè)房間，那么再根據(jù)門(mén)牌號(hào)就能夠準(zhǔn)確找到客戶。同理，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中客戶端和服務(wù)器端進(jìn)行通信時(shí)，客戶端可以通過(guò)ip地址找到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器端，但是服務(wù)器端有多個(gè)端口，每個(gè)應(yīng)用程序?qū)?yīng)一個(gè)端口號(hào)，通過(guò)類似門(mén)牌號(hào)的端口號(hào)，客戶端才能真正訪問(wèn)服務(wù)器端上指定端口對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。9.1.1TCP/IP概述三、端口號(hào)TCP/IP端口號(hào)的分配綜合了以上兩種方式。需要注意的是，同一臺(tái)機(jī)器上不能有兩個(gè)采用相同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的程序使用同一個(gè)端口，例如一臺(tái)機(jī)器上某個(gè)程序使用了TCP協(xié)議的2182端口號(hào)，那么這個(gè)端口號(hào)就不能再被其它采用TCP協(xié)議的應(yīng)用程序使用。9.1.1TCP/IP概述端口號(hào)的范圍是0~65535，通常將它分為三類：端口號(hào)為49152~65535，理論上不應(yīng)該把常用服務(wù)分配在這些端口上，但實(shí)際上有些較為特殊的程序，特別是一些木馬就非常喜歡使用這些端口，因?yàn)檫@些端口常常不會(huì)引起人們的注意，容易隱蔽。端口號(hào)為0~1023，它們綁定于一些特殊的服務(wù)。通常，這些端口的通信明確地表明了某種服務(wù)協(xié)議，不可再重新定義它的作用對(duì)象。例如21端口分配給FTP服務(wù)，23號(hào)端口分配給Telnet服務(wù)專用，25號(hào)端口分配全SMTP服務(wù)，80端口是HTTP通信使用的，135端口分配給RPC服務(wù)等。端口號(hào)為1024~49151，它們松散地綁定些服務(wù)，即有許多服務(wù)綁定于這些端口，這些端口同樣用于許多其他目的，且多數(shù)沒(méi)有明確定義對(duì)象，不同的程序可以根據(jù)需要自己定義。公認(rèn)端口：注冊(cè)端口：動(dòng)態(tài)/私有端口：9.1.1TCP/IP概述四、套接字在TCP/IP協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)層的IP地址可以唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，而傳輸層的“協(xié)議+端口”可以唯一標(biāo)識(shí)主機(jī)中的應(yīng)用程序（進(jìn)程）。利用這三個(gè)元素（IP地址、協(xié)議、端口）構(gòu)成套接字（Socket），就可以標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的通信進(jìn)程。套接字是通信的基石，是支持TCP/IP協(xié)議的基本操作單元?？梢詫⑻捉幼挚醋鞑煌鳈C(jī)間的進(jìn)程進(jìn)行雙向通信的端點(diǎn)。對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的連接，每個(gè)通信實(shí)體都有一個(gè)套接字，通過(guò)套接字，兩個(gè)通信實(shí)體之間就形成了一條“虛擬”通道。9.1.1TCP/IP概述TCP/IP協(xié)議中為了使兩個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)間建立聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換服務(wù)，通常采用的編程模式為客戶端/服務(wù)器模式（Client/Server,C/S）。在進(jìn)行C/S模型編程時(shí)至少需要一對(duì)套接字，其中一個(gè)運(yùn)行在客戶端，另一個(gè)運(yùn)行在服務(wù)器上。當(dāng)創(chuàng)建了這對(duì)套接字后，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸了。套接字之間的具體連接過(guò)程為：服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)：創(chuàng)建套接字，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（TCP協(xié)議或者UDP協(xié)議），在指定的IP地址和端口上等待客戶端的請(qǐng)求，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。12客戶端請(qǐng)求：由客戶端的套接字發(fā)出連接請(qǐng)求，請(qǐng)求的目標(biāo)為服務(wù)器的套接字，因此需要設(shè)置指向的服務(wù)器套接字的IP地址和端口號(hào)。3連接確認(rèn)：當(dāng)服務(wù)器套接字監(jiān)聽(tīng)到客戶端套接字的請(qǐng)求時(shí)，立即響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求，把服務(wù)器套接字的描述發(fā)回客戶端，一旦客戶端確認(rèn)了此描述信息，那么雙方的通信鏈路就成功建立。9.1.2InetAddress一、創(chuàng)建InetAddress對(duì)象根據(jù)域名創(chuàng)建InetAddress對(duì)象InetAddressaddr1=InetAddress.getByName("");14獲取本機(jī)的InetAddress對(duì)象InetAddressaddr4=InetAddress.getLocalHost();3根據(jù)主機(jī)名創(chuàng)建InetAddress對(duì)象InetAddressaddr3=InetAddress.getByName("master");2根據(jù)ip創(chuàng)建InetAddress對(duì)象InetAddressaddr2=InetAddress.getByName("44");9.1.2InetAddress一、創(chuàng)建InetAddress對(duì)象根據(jù)ip字節(jié)數(shù)組創(chuàng)建InetAddress對(duì)象byteip[]=newbyte[]{(byte)141,(byte)146,8,66};InetAddressaddr5=InetAddress.getByAddress(ip);57獲取該主機(jī)的所有地址，返回一個(gè)InetAddress[]對(duì)象InetAddress[]addr=InetAddress.getAllByName("");for(InetAddressinetAddress:addr){System.out.println(inetAddress);}6根據(jù)域名和ip字節(jié)數(shù)組創(chuàng)建InetAddress對(duì)象InetAddressaddr6=InetAddress.getByAddress("master",ip);9.1.2InetAddress二、InetAddress類常用方法publicStringgetHostName()獲取此IP地址的主機(jī)名。如果此InetAddress是用主機(jī)名創(chuàng)建的，則記憶并返回主機(jī)名；否則，將執(zhí)行反向名稱查找并基于系統(tǒng)配置的名稱查找服務(wù)返回結(jié)果。返回此IP地址的主機(jī)名；如果安全檢查不允許操作，則返回IP地址的文本表示形式。13publicStringgetHostAddress()返回該InetAddress實(shí)例對(duì)應(yīng)的IP地址字符串（以字符串形式）。2publicStringgetCanonicalHostName()該方法和getHostName方法一樣，也是得到遠(yuǎn)程主機(jī)的域名。區(qū)別是，該方法得到的是主機(jī)名，getHostName得到的是主機(jī)別名。9.1.2InetAddress二、InetAddress類常用方法publicbyte[]getAddress()該方法也是返回InetAddress實(shí)例對(duì)應(yīng)的IP地址，和getHostAddress方法唯一區(qū)別是，getHostAddress返回字符形式的IP地址，getAddress返回byte數(shù)組形式的IP地址。45publicbooleanisReachable(inttimeout)可以根據(jù)指定timeout時(shí)間內(nèi)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否可達(dá)，是否可以建立連接。試一試?yán)?.1InetAddress方法的使用。獲得網(wǎng)址對(duì)應(yīng)的InetAddress對(duì)象InetAddress

remoteAddress=InetAddress.getByName("")獲得該網(wǎng)站的IP地址StringremoteIP=remoteAddress.getHostAddress();System.out.println("的IP地址為："+remoteIP);獲得其對(duì)應(yīng)的主機(jī)名StringremoteHost=remoteAddress.getHostName();System.out.println("的主機(jī)名為："+remoteHost);測(cè)試在1500毫秒內(nèi)能發(fā)訪問(wèn)到該網(wǎng)站的IP地址booleanflag=remoteAddress.isReachable(1500);Stringstr=flag?"能夠":"不能";System.out.println("1.5秒"+str+"到達(dá)該地址");試一試?yán)?.1InetAddress方法的使用。獲得本機(jī)對(duì)應(yīng)的InetAddress對(duì)象InetAddresslocalAddress=InetAddress.getLocalHost();獲得本機(jī)的IP地址StringlocalIP=localAddress.getHostAddress();System.out.println("本機(jī)IP地址："+localIP);獲得本機(jī)的主機(jī)名StringlocalHost=localAddress.getHostName();System.out.println("本機(jī)的主機(jī)名為："+localHost);獲得本機(jī)對(duì)應(yīng)的全限定域名StringlocalDNS=localAddress.getCanonicalHostName();System.out.println("本機(jī)對(duì)應(yīng)的全限定域名："+localDNS);任務(wù)9.2Java中的TCP編程任務(wù)9.1熟悉網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)際工作中，不能夠只求程序能夠運(yùn)行，知其然而不知其所以然，我們要有不斷鉆研的職業(yè)素養(yǎng)，對(duì)自己負(fù)責(zé)的事情要有端正的態(tài)度，認(rèn)真負(fù)責(zé)的職業(yè)操守。在網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)，對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特性要有清晰的認(rèn)識(shí)，以便能夠根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同選擇合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這是成長(zhǎng)為技術(shù)專家必須具備的素質(zhì)。在TCP/IP協(xié)議族的傳輸層中有兩個(gè)重要的高級(jí)協(xié)議，分別是TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，其中TCP為傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol），UDP是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UserDatagramProtocol）。那么它們各自具有什么特點(diǎn)？【任務(wù)導(dǎo)入】思考1.TCP協(xié)議有哪些特點(diǎn)？2.如何實(shí)現(xiàn)基于TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序？9.2.1TCP協(xié)議其主要特點(diǎn)有：通過(guò)“3次握手”建立面向連接的服務(wù)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)使用TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，必須建立TCP連接。在TCP連接中必須要明確客戶端與服務(wù)器端，且由客戶端向服務(wù)器端發(fā)出連接請(qǐng)求，每次連接的創(chuàng)建都需要經(jīng)過(guò)“3次握手”。13獲取該主機(jī)的所有地址，返回一個(gè)InetAddress[]對(duì)象InetAddress[]addr=InetAddress.getAllByName("");for(InetAddressinetAddress:addr){System.out.println(inetAddress);}2提供雙向數(shù)據(jù)通信傳輸服務(wù)，只要客戶端與服務(wù)器端建立了TCP連接，那么雙方就能實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的雙向數(shù)據(jù)傳輸。TCP協(xié)議提供一種面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，能有效保證端到端的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。9.2.1TCP協(xié)議基于TCP的以上特點(diǎn)，我們可以得知TCP協(xié)議的主要使用場(chǎng)景。由于采用“3次握手”方式提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，因此犧牲了它的即時(shí)性。該協(xié)議不適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)景，而比較適合對(duì)穩(wěn)定性和傳輸精確度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，比如文字聊天、文件傳輸?shù)裙δ?。TCP協(xié)議控制兩個(gè)通信實(shí)體互相通信的過(guò)程，如下圖所示。兩個(gè)實(shí)體通信過(guò)程9.2.2ServerSocket類創(chuàng)建TCP服務(wù)器端一、構(gòu)造方法ServerSocket()：默認(rèn)的構(gòu)造方法，通過(guò)該方法構(gòu)造的ServerSocket對(duì)象不與任何端口綁定，需要使用bind(SocketAddressport)方法與特定端口進(jìn)行綁定。14ServerSocket(intport,intbacklog,InetAddresslocalAddr)：在機(jī)器存在多個(gè)IP地址的情況下，允許通過(guò)localAddr這個(gè)參數(shù)來(lái)指定將ServerSocket綁定到指定的IP地址。3ServerSocket(intport,intbacklog)：backlog參數(shù)用來(lái)顯示設(shè)置連接請(qǐng)求隊(duì)列長(zhǎng)度。2ServerSocket(intport)：用指定的端口port來(lái)創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket。該端口應(yīng)該是一個(gè)有效的端口整數(shù)值：0~65535，服務(wù)端程序會(huì)監(jiān)聽(tīng)該端口上的數(shù)據(jù)。9.2.2ServerSocket類創(chuàng)建TCP服務(wù)器端二、常用方法InetAddressgetInetAddress()：該方法返回一個(gè)InetAddress對(duì)象，該對(duì)象中封裝了ServerSocket綁定的IP地址。14voidclose()：該方法使服務(wù)器釋放占用的端口,并且斷開(kāi)與所有客戶的連接。3Socketaccept()：該方法從連接請(qǐng)求隊(duì)列中取出一個(gè)客戶的連接請(qǐng)求,然后創(chuàng)建與客戶連接的Socket對(duì)象,并將它返回。如果隊(duì)列中沒(méi)有連接請(qǐng)求,accept()方法就會(huì)一直等待,直到接收到了連接請(qǐng)求才返回。2voidbind(SocketAddresspoint)：該方法用于將ServerSocket對(duì)象綁定到指定的IP地址和端口號(hào)，其中point對(duì)象里面封裝了需要的IP地址和端口號(hào)。9.2.2ServerSocket類創(chuàng)建TCP服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端程序：創(chuàng)建ServerSocket套接字對(duì)象。1將該套接字綁定到本地IP地址和端口號(hào)。2將套接字開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)模式，等待客戶端的連接請(qǐng)求。3有連接到來(lái)，返回一個(gè)新的套接字。4基于該通信套接字創(chuàng)建輸入、輸出流。5通過(guò)輸入、輸出流進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。6會(huì)話結(jié)束，關(guān)閉IO流和通信套接字。7不斷重復(fù)3-7步的操作。8程序退出直接關(guān)閉ServerSocket套接字對(duì)象。9//創(chuàng)建ServerSocket套接字對(duì)象，并綁定指定的端口號(hào)ServerSocketserverSocket=newServerSocket(PORT);while(true){//啟動(dòng)循環(huán)，重復(fù)對(duì)客戶端的監(jiān)聽(tīng)、通信等操作try{//開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)模式，等待客戶端的連接請(qǐng)求，并用client對(duì)象保存已經(jīng)連接的客戶端套接字Socketclient=serverSocket.accept();//獲得與客戶端通信的輸入、輸出字節(jié)流對(duì)象InputStreaminput=client.getInputStream();OutputStreamoutput=client.getOutputStream();}catch(Exceptione){System.out.println("clientexception,e="+e.getMessage());}}9.2.2ServerSocket類創(chuàng)建TCP服務(wù)器端根據(jù)上面的實(shí)現(xiàn)思路，我們?cè)O(shè)計(jì)了服務(wù)器端程序的主要框架代碼：9.2.3Socket類實(shí)現(xiàn)TCP客戶端一、構(gòu)造方法Socket()：默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，沒(méi)有指定IP地址和端口號(hào)，意味著該套接字對(duì)象沒(méi)有去連接任何服務(wù)器。對(duì)象創(chuàng)建后還得使用connect(SocketAddressendpoint,inttimeout)方法與特定端口進(jìn)行綁定，例如：Socketsocket=newSocket();SocketAddressremoteAddr=newInetSocketAddress("localhost",8000);socket.connect(remoteAddr,60000);//連接服務(wù)器并設(shè)置連接超時(shí)時(shí)間為1分鐘1Socket(InetAddress/StringremoteAddress,intport)：創(chuàng)建一個(gè)套接字并將其連接到指定IP地址上的指定端口號(hào)，例如：Socketsocket=newSocket("localhost",3500);2Socket(InetAddress/StringremoteAddress,intport,InetAddresslocalAddr,intlocalPort)：創(chuàng)建連接到指定遠(yuǎn)程主機(jī)、遠(yuǎn)程端口的Socket,并指定本地IP地址和本地端口號(hào)，適用于本地主機(jī)有多個(gè)IP地址的情形。例如：Socketsocket=newSocket("2",3600,"localhost",3500);39.2.3Socket類實(shí)現(xiàn)TCP客戶端二、客戶端連接服務(wù)器的異常類UnknownHostException：如果無(wú)法識(shí)別主機(jī)的名字或IP地址，就會(huì)拋出此種異常。1ConnectException：如果沒(méi)有服務(wù)器進(jìn)程監(jiān)聽(tīng)指定的端口，或者服務(wù)器進(jìn)程拒絕連接，就會(huì)拋出這種異常。2SocketTimeoutException：如果等待連接超時(shí)，就會(huì)拋出這種異常。3BindException：如果無(wú)法把Socket對(duì)象與指定的本地IP地址或端口綁定，就會(huì)拋出這種異常。49.2.3Socket類實(shí)現(xiàn)TCP客戶端三、常用方法publicInetAddressgetInetAddress()獲得連接的遠(yuǎn)程服務(wù)器的IP地址。1publicSocketAddressgetRemoteSocketAddress()獲取連接的遠(yuǎn)程服務(wù)器地址。2publicSocketAddressgetLocalSocketAddress()獲取本地綁定的地址。3publicintgetPort()獲得遠(yuǎn)程服務(wù)器的端口。4Socket類中提供了一系列與套接字通信相關(guān)的方法。9.2.3Socket類實(shí)現(xiàn)TCP客戶端三、常用方法publicInetAddressgetLocalAddress()獲得客戶端本地的IP地址。5InputStreamgetInputStream()返回該Socket對(duì)象對(duì)應(yīng)的輸入流，讓程序通過(guò)該輸入流從Socket中取出數(shù)據(jù)。6OutputStreamgetOutputStream()返回該Socket對(duì)象對(duì)應(yīng)的輸出流，讓程序通過(guò)該輸出流向Socket中輸出數(shù)據(jù)。7voidclose()關(guān)閉套接字。當(dāng)客戶端與服務(wù)器的通信結(jié)束，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉Socket，以釋放Socket占用的包括端口在內(nèi)的各種資源。當(dāng)一個(gè)Socket對(duì)象被關(guān)閉，就不能再通過(guò)它的輸入輸出流進(jìn)行I/O操作，否則會(huì)導(dǎo)致IOException。8Socket類中提供了一系列與套接字通信相關(guān)的方法。9.2.3Socket類實(shí)現(xiàn)TCP客戶端Socket類實(shí)現(xiàn)的客戶端程序思路：創(chuàng)建Socket對(duì)象的套接字。1向指定的服務(wù)器地址和端口發(fā)出連接請(qǐng)求。2基于該套接字創(chuàng)建讀和寫(xiě)的流。3利用IO流與服務(wù)器端進(jìn)行通信。4關(guān)閉IO流5關(guān)閉套接字對(duì)象69.2.4簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序通過(guò)ServerSocket類和Socket類分別實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端程序和客戶端程序，完成一個(gè)簡(jiǎn)單的聊天通信程序。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕紫葘?shí)現(xiàn)服務(wù)器程序。服務(wù)器端通過(guò)while循環(huán)不斷接受客戶端的連接請(qǐng)求，每次有請(qǐng)求到來(lái)即生成一個(gè)新的套接字用于與客戶端的通信。而與客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是通過(guò)與套接字關(guān)聯(lián)的輸入、輸出流對(duì)象實(shí)現(xiàn)的。即用conn.getInputStream()返回的輸入流對(duì)象接收客戶端發(fā)來(lái)的消息，用conn.getOutputStream()返回的輸出流對(duì)象對(duì)客戶端發(fā)送消息。通過(guò)套接字的getRemoteSocketAddress()方法能夠返回一個(gè)SocketAddress對(duì)象，該對(duì)象描述與服務(wù)器端通信的客戶端的IP地址和端口號(hào)信息。9.2.4簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序另外，上述代碼中利用套接字的輸入流（InputStream）對(duì)象input，使用read方法接收客戶端發(fā)送的消息，該方法是以阻塞形式調(diào)用的，即只有收到客戶端發(fā)來(lái)的消息，該方法才返回；若沒(méi)有消息到來(lái)，那么該方法一直停在那里等客戶端消息，這樣整個(gè)程序就不會(huì)繼續(xù)往下運(yùn)行。只有當(dāng)與一個(gè)客戶端的通信完成后，才能繼續(xù)下一次循環(huán)，重復(fù)接受另一個(gè)客戶端的請(qǐng)求。因此，該服務(wù)器程序不能同時(shí)與多個(gè)客戶端進(jìn)行通信。在完成了服務(wù)器端程序的編寫(xiě)后，接下來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶端程序。客戶端程序相對(duì)服務(wù)器端更簡(jiǎn)單，首先創(chuàng)建Socket對(duì)象套接字，需要設(shè)置服務(wù)器端監(jiān)聽(tīng)的IP地址和端口號(hào)，用于連接服務(wù)器。當(dāng)連接上服務(wù)器后，利用套接字的輸入、輸出流對(duì)象與服務(wù)器端進(jìn)行消息的讀取和發(fā)送。9.2.4簡(jiǎn)單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序例9.2完成基于TCP協(xié)議的文件傳輸程序，將本地目錄中C盤(pán)上的一張test.jpg圖片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)程序傳輸?shù)紻盤(pán)。程序分析服務(wù)器端中創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象，并開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)接受客戶端的連接請(qǐng)求，連接建立好后，通過(guò)套接字的輸入流來(lái)讀取客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的內(nèi)容。由于傳輸?shù)奈募容^大，一般不能夠?qū)⑽募?nèi)容一次性發(fā)送到服務(wù)器，因此服務(wù)器端和客戶端約定，每次用一個(gè)長(zhǎng)度為1024的字節(jié)數(shù)組接收客戶端發(fā)送來(lái)的消息。并將收到的字節(jié)數(shù)組內(nèi)容通過(guò)本地文件輸出流，寫(xiě)到目標(biāo)文件中。服務(wù)器從客戶端讀取內(nèi)容和寫(xiě)內(nèi)容到本地文件是同步的，即每次從客戶端收到若干字節(jié)內(nèi)容，就將該內(nèi)容立即寫(xiě)入本地文件。接下來(lái)是客戶端程序功能實(shí)現(xiàn)，客戶端創(chuàng)建Socket對(duì)象與服務(wù)器建立通信連接，并利用套接字的輸出流往服務(wù)器發(fā)送消息。9.2.5基于多線程的通信聊天程序上一節(jié)的簡(jiǎn)單TCP網(wǎng)絡(luò)程序?qū)崿F(xiàn)了服務(wù)器與客戶端之間的通信，但是由于使用了IO流的阻塞讀取方法，服務(wù)器端程序會(huì)阻塞在讀取消息的方法那里，直到有客戶端消息到來(lái)才能繼續(xù)處理下一個(gè)客戶端的連接請(qǐng)求，因此服務(wù)器不能同時(shí)與多個(gè)客戶端進(jìn)行通信。而實(shí)際應(yīng)用中的C/S程序，服務(wù)器能夠同時(shí)與多個(gè)客戶端進(jìn)行交互。為了實(shí)現(xiàn)多人聊天室的功能，需要對(duì)原有服務(wù)端代碼進(jìn)行改造，引入多線程，將監(jiān)聽(tīng)客戶端的連接請(qǐng)求和與客戶端進(jìn)行讀寫(xiě)的操作分離，分布在不同的線程中實(shí)現(xiàn)。9.2.5基于多線程的通信聊天程序//創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket，用于監(jiān)聽(tīng)客戶端Socket的連接請(qǐng)求ServerSocketss=newServerSocket(30000);//采用循環(huán)不斷接受來(lái)自客戶端的請(qǐng)求while(true){ //每當(dāng)接受到客戶端Socket的請(qǐng)求，服務(wù)器端也對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)Socket Sockets=ss.accept();//將與客戶端通信的套接字傳入一個(gè)新創(chuàng)建的線程中ServerThreadth=newServerThread(s);//開(kāi)啟線程，專門(mén)負(fù)責(zé)與對(duì)應(yīng)客戶端的通信th.start();}加入多線程后的代碼片段為：任務(wù)9.3Java中的UDP編程任務(wù)9.3Java中的UDP編程UDP協(xié)議和TCP協(xié)議一樣，都是非常重要的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議，但是在實(shí)際工作中，這兩種協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景不太一樣，接下來(lái)使用UDP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信程序?！救蝿?wù)導(dǎo)入】【思考】1、UDP協(xié)議有哪些特點(diǎn)？2、UDP協(xié)議和TCP協(xié)議的區(qū)別是什么？3、如何實(shí)現(xiàn)基于UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)程序？9.3.1UDP協(xié)議UDP協(xié)議是一個(gè)無(wú)連接的通信協(xié)議，也就是說(shuō)在傳輸數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端和接收端之間不需要建立通信連接。發(fā)送端有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，它不會(huì)去確認(rèn)目的接收端是否存在，而接收端在收到數(shù)據(jù)后也不會(huì)給發(fā)送端一個(gè)確認(rèn)的反饋。由于UDP提供不可靠服務(wù)，具有TCP所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)有：UDP無(wú)連接，時(shí)間上不存在建立連接需要的時(shí)延?？臻g上，TCP需要在端系統(tǒng)中維護(hù)連接狀態(tài)，需要一定的開(kāi)銷，此連接裝入包括接收和發(fā)送緩存、擁塞控制參數(shù)。UDP不維護(hù)連接狀態(tài)，也不跟蹤這些參數(shù)，開(kāi)銷小。空間和時(shí)間上都具有優(yōu)勢(shì)。1UDP沒(méi)有擁塞控制，應(yīng)用層能夠更好的控制要發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制也不會(huì)影響主機(jī)的發(fā)送速率。2DP提供盡最大努力的交付，但不保證可靠交付。所有維護(hù)傳輸可靠性的工作需要用戶在應(yīng)用層來(lái)完成。沒(méi)有TCP的確認(rèn)機(jī)制、重傳機(jī)制。如果因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)原因沒(méi)有傳送到對(duì)端，UDP也不會(huì)給應(yīng)用層返回錯(cuò)誤信息。3UDP是面向報(bào)文的，對(duì)應(yīng)用層交下來(lái)的報(bào)文，添加首部后直接向下交付給IP層，既不合并，也不拆分，保留這些報(bào)文的邊界。4正因?yàn)閁DP的這些特性，使得UDP適用于一次性傳輸少量數(shù)據(jù)、能夠容忍一些數(shù)據(jù)丟失、但不能允許有較大延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。比如音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取?.3.1UDP協(xié)議UDP協(xié)議的程序分為發(fā)送端和接收端，下面分別看發(fā)、收兩端的運(yùn)行流程。發(fā)送端數(shù)據(jù)流程：創(chuàng)建發(fā)送端socket對(duì)象；1準(zhǔn)備要發(fā)送的數(shù)據(jù)，字節(jié)數(shù)組；2將數(shù)據(jù)封裝到數(shù)據(jù)包中，并指定目的地IP地址和端口；3通過(guò)socket服務(wù)的發(fā)送功能，將數(shù)據(jù)包發(fā)出去；4釋放資源；59.3.1UDP協(xié)議接收端數(shù)據(jù)流程：創(chuàng)建接收端socket對(duì)象；1準(zhǔn)備接收容器，字節(jié)數(shù)組；2把接收容器封裝成數(shù)據(jù)包；3接收數(shù)據(jù)；4解析數(shù)據(jù)；5釋放資源；69.3.2DatagramSocket類一、構(gòu)造方法DatagramSocket()構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)套接字，綁定到本地主機(jī)默認(rèn)IP地址和任何可用的端口1DatagramSocket(intport)構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)套接字，綁定到本地主機(jī)的默認(rèn)IP地址和指定端口2DatagramSocket(intport,InetAddressladdr)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)套接字，綁定到指定的本地地址和端口3DatagramSocket(SocketAddressbindaddr)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)套接字，綁定到指定的本地套接字地址49.3.2DatagramSocket類二、常用方法InetAddressgetInetAddress()返回此套接字連接的地址1InetAddressgetLocalAddress()獲取綁定的套接字的本地地址2intgetLocalPort()返回此套接字綁定的本地主機(jī)上的端口號(hào)3SocketAddressgetLocalSocketAddress()返回此套接字綁定到的端點(diǎn)的地址4DatagramSocket類封裝了一些方法進(jìn)行數(shù)據(jù)包的收發(fā)，并獲取數(shù)據(jù)傳輸中的通信信息，常用的成員方法有：intgetPort()返回此套接字連接的端口號(hào)5voidclose()關(guān)閉該數(shù)據(jù)報(bào)套接字69.3.2DatagramSocket類二、常用方法voidconnect(InetAddressaddress,intport)將套接字連接到這個(gè)套接字的遠(yuǎn)程地址7voidbind(SocketAddressaddr)結(jié)合這個(gè)DatagramSocket到特定的地址和端口8SocketAddressgetRemoteSocketAddress()返回此套接字連接的端點(diǎn)的地址。9voidreceive(DatagramPacketp)將接收到的數(shù)據(jù)填充到DatagramPacket數(shù)據(jù)包中。該方法為阻塞調(diào)用，只有當(dāng)收到數(shù)據(jù)包時(shí)才返回。DatagramSocket類封裝了一些方法進(jìn)行數(shù)據(jù)包的收發(fā)，并獲取數(shù)據(jù)傳輸中的通信信息，常用的成員方法有：voidsend(DatagramPacketp)發(fā)送DatagramPacket數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中包含目的主機(jī)IP和端口號(hào)。1011接收數(shù)據(jù)報(bào)的構(gòu)造函數(shù)：publicDatagramPacket(bytebuf[],intlength)publicDatagramPacket(bytebuf[],intoffset,intlength)9.3.3DatagramPacket類一、DatagramPacket類的構(gòu)造函數(shù)根據(jù)功能定位的不同，我們將DatagramPacket類構(gòu)造方法分成了發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)和接收數(shù)據(jù)報(bào)這兩類。第一個(gè)構(gòu)造函數(shù)：當(dāng)Socket接收一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，它將數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分存儲(chǔ)在buf字節(jié)數(shù)組中，從buf[0]開(kāi)始一直到包完全存儲(chǔ)，或者直到向字節(jié)數(shù)組中寫(xiě)入了length個(gè)字節(jié)為止。第二個(gè)構(gòu)造函數(shù)：將從buf[offset]開(kāi)始存儲(chǔ)，直到包完全存儲(chǔ)，或者直到向字節(jié)數(shù)組中寫(xiě)入了length個(gè)字節(jié)為止。byte[]buf=newbyte[1024];DatagramPacketpacket1=newDatagramPacket(buf,buf.length);DatagramPacketpacket2=newDatagramPacket(buf,0,buf.length);9.3.3DatagramPacket類例如：publicDatagramPacket(bytebuf[],intlength,SocketAddressaddress)publicDatagramPacket(bytebuf[],intoffset,intlength,SocketAddressaddress)publicDatagramPacket(bytebuf[],intlength,InetAddressaddress,intport)publicDatagramPacket(bytebuf[],intoffset,intlength,InetAddressaddress,intport)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的構(gòu)造函數(shù)：這四個(gè)構(gòu)造函數(shù)可以創(chuàng)建新的DatagramPacket對(duì)象并從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，與接收數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)造函數(shù)區(qū)別在于指定了目標(biāo)主機(jī)地址和端口信息。9.3.3DatagramPacket類例如：//準(zhǔn)備要發(fā)送的數(shù)據(jù)Stringstr="helloworld";//轉(zhuǎn)化為byte字節(jié)數(shù)組byte[]buf=str.getBytes("UTF-8");//構(gòu)造發(fā)送的目標(biāo)地址和端口InetAddressaddress=InetAddress.getByName("localhost");intport=3800;//構(gòu)造DatagramPacketDatagramPacketpacket=newDatagramPacket(buf,buf.length,address,port);9.3.3DatagramPacket類二、DatagramPacket類的常用方法publicInetAddressgetAddress()返回某臺(tái)機(jī)器的IP地址，此數(shù)據(jù)報(bào)將要發(fā)往該機(jī)器或者是從該機(jī)器接收到的。1publicintgetPort()返回某臺(tái)遠(yuǎn)程主機(jī)的端口號(hào)，此數(shù)據(jù)報(bào)將要發(fā)往該主機(jī)或者是從該主機(jī)接收到的。2publicSocketAddressgetSocketAddress()獲取要將此包發(fā)送到的或發(fā)出此數(shù)據(jù)報(bào)的遠(yuǎn)程主機(jī)的SocketAddress（通常為IP地址+端口號(hào)）。3publicintgetLength()返回將要發(fā)送或接收到的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。49.3.3DatagramPacket類二、DatagramPacket類的常用方法publicvoidsetAddress(InetAddressiaddr)設(shè)置要將此數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往的那臺(tái)機(jī)器的IP地址。5publicvoidsetPort(intiport)設(shè)置要將此數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往的遠(yuǎn)程主機(jī)上的端口號(hào)。6publicvoidsetSocketAddress(SocketAddressaddress)設(shè)置要將此數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往的遠(yuǎn)程主機(jī)的SocketAddress（通常為IP地址+端口號(hào)）。79.3.3DatagramPacket類數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送部分代碼：創(chuàng)建發(fā)送端套接字對(duì)象+端口DatagramSocketclient=newDatagramSocket(8888);1準(zhǔn)備要發(fā)送的數(shù)據(jù)，字節(jié)數(shù)組Stringmsg="UDP編程";byte[]data=msg.getBytes("utf-8");2給數(shù)據(jù)打包，并指定發(fā)送的目的地和端口DatagramPacket(bytebuf[],intlength,InetAddressaddress,intport)InetAddressaddress=InetAddress.getByName("");DatagramPacketpacket=newD