用JAVA打造自己的QQ(一)

我曾用VB做了個區域網路聊天的小程式,那時只是模仿一個源碼抄寫的,代碼量也很少,一共也只不過兩百行的代碼,且只能兩個人對聊,用的是VB中的一個WINSOCK控制項,那時其實對WINSOCK網路編程一無所知,正好現在正在學網路編程,本想用C#來實現,但想想用C#再做個QQ類似的東西價值不大,加上我這段時間正想好好學習JAVA,於是趁熱打鐵,既熟悉了網路編程,又可以學習JAVA編程,一舉兩得,何樂而不為呢?

        首先,介紹一下關於網路編程的一些知識:

用Java開發網路軟體非常方便和強大，Java的這種力量來源於他專屬的一套強大的用於網路的 API，這些API是一系列的類和介面，均位於包java.net和javax.net中。在這篇文章中我們將介紹通訊端(Socket)慨念，同時以執行個體說明如何使用Network API操縱通訊端，在完成本文後，你就可以編寫網路低端通訊軟體。

　　什麼是通訊端(Socket)？

　　Network API是典型的用於基於TCP/IP網路Java程式與其他程式通訊，Network API依靠Socket進行通訊。Socket可以看成在兩個程式進行通訊串連中的一個端點，一個程式將一段資訊寫入Socket中，該Socket將這段資訊發送給另外一個Socket中，使這段資訊能傳送到其他程式中。1

　　我們來分析一1，Host A上的程式A將一段資訊寫入Socket中，Socket的內容被Host A的網路管理軟體訪問，並將這段資訊通過Host A的網路介面卡發送到Host B，Host B的網路介面卡接收到這段資訊後，傳送給Host B的網路管理軟體，網路管理軟體將這段資訊儲存在Host B的Socket中，然後程式B才能在Socket中閱讀這段資訊。

　　假設在圖1的網路中添加第三個主機Host C，那麼Host A怎麼知道資訊被正確傳送到Host B而不是被傳送到Host C中了呢？基於TCP/IP網路中的每一個主機均被賦予了一個唯一的IP地址，IP地址是一個32位的不帶正負號的整數，由於沒有轉變成二進位，因此通常以小數點分隔，如：198.163.227.6，正如所見IP地址均由四個部分組成，每個部分的範圍都是0-255，以表示8位地址。

　　值得注意的是IP地址都是32位地址，這是IP協議版本4（簡稱Ipv4）規定的，目前由於IPv4地址已近耗盡，所以IPv6地址正逐漸代替Ipv4地址，Ipv6地址則是128位不帶正負號的整數。

　　假設第二個程式被加入圖1的網路的Host B中，那麼由Host A傳來的資訊如何能被正確的傳給程式B而不是傳給新加入的程式呢？這是因為每一個基於TCP/IP網路通訊的程式都被賦予了唯一的連接埠和連接埠號碼，連接埠是一個資訊緩衝區，用於保留Socket中的輸入/輸出資訊，連接埠號碼是一個16位不帶正負號的整數，範圍是0-65535，以區別主機上的每一個程式（連接埠號碼就像房屋中的房間號），低於256的短口號保留給標準應用程式，比如pop3的連接埠號碼就是110，每一個通訊端都組合進了IP地址、連接埠、連接埠號碼，這樣形成的整體就可以區別每一個通訊端t，下面我們就來談談兩種通訊端：流通訊端和自定址資料通訊端。

　　流通訊端（Stream Socket）

　　無論何時，在兩個網路應用程式之間發送和接收資訊時都需要建立一個可靠的串連，流通訊端依靠TCP協議來保證資訊正確到達目的地，實際上，IP包有可能在網路中丟失或者在傳送過程中發生錯誤，任何一種情況發生，作為接受方的 TCP將聯絡發送方TCP重新發送這個IP包。這就是所謂的在兩個流通訊端之間建立可靠的串連。

　　流通訊端在C/S程式中扮演一個必需的角色，客戶機程式（需要訪問某些服務的網路應用程式）建立一個扮演伺服器程式的主機的IP地址和伺服器程式（為用戶端應用程式提供服務的網路應用程式）的連接埠號碼的流通訊端對象。

　　用戶端流通訊端的初始化代碼將IP地址和連接埠號碼傳遞給用戶端主機的網路管理軟體，管理軟體將IP地址和連接埠號碼通過NIC傳遞給伺服器端主機；伺服器端主機讀到經過NIC傳遞來的資料，然後查看伺服器程式是否處於監聽狀態，這種監聽依然是通過通訊端和連接埠來進行的；如果伺服器程式處於監聽狀態，那麼伺服器端網路管理軟體就向客戶機網路管理軟體發出一個積極的響應訊號，接收到響應訊號後，用戶端流通訊端初始化代碼就給客戶程式建立一個連接埠號碼，並將這個連接埠號碼傳遞給伺服器程式的通訊端（伺服器程式將使用這個連接埠號碼識別傳來的資訊是否是屬於客戶程式）同時完成流通訊端的初始化。

　　如果伺服器程式沒有處於監聽狀態，那麼伺服器端網路管理軟體將給用戶端傳遞一個消極訊號，收到這個消極訊號後，客戶程式的流通訊端初始化代碼將拋出一個異常對象並且不建立通訊串連，也不建立流通訊端對象。這種情形就像打電話一樣，當有人的時候通訊建立，否則電話將被掛起。

　　這部分的工作包括了相關聯的三個類：InetAddress, Socket, 和 ServerSocket。 InetAddress對象描繪了32位或128位IP地址，Socket對象代表了客戶程式流通訊端，ServerSocket代表了服務程式流通訊端，所有這三個類均位於包java.net中。

　　InetAddress類

　　InetAddress類在網路API通訊端編程中扮演了一個重要角色。參數傳遞給流通訊端類和自定址通訊端類構造器或非構造器方法。InetAddress描述了32位或64位IP地址，要完成這個功能，InetAddress類主要依靠兩個支援類Inet4Address 和 Inet6Address，這三個類是繼承關係，InetAddrress是父類，Inet4Address 和 Inet6Address是子類。

　　由於InetAddress類只有一個建構函式，而且不能傳遞參數，所以不能直接建立InetAddress對象，比如下面的做法就是錯誤的：

InetAddress ia = new InetAddress ();

　　但我們可以通過下面的5個Factory 方法建立來建立一個InetAddress對象或InetAddress數組：

　　　. getAllByName(String host)方法返回一個InetAddress對象的引用，每個對象包含一個表示相應主機名稱的單獨的IP地址，這個IP地址是通過host參數傳遞的，對於指定的主機如果沒有IP地址存在那麼這個方法將拋出一個UnknownHostException 異常對象。

　　　. getByAddress(byte [] addr)方法返回一個InetAddress對象的引用，這個對象包含了一個Ipv4地址或Ipv6地址，Ipv4地址是一個4位元組數組，Ipv6地址是一個16位元組地址數組，如果返回的數組既不是4位元組的也不是16位元組的，那麼方法將會拋出一個UnknownHostException異常對象。

　　　. getByAddress(String host, byte [] addr)方法返回一個InetAddress對象的引用，這個InetAddress對象包含了一個由host和4位元組的addr數組指定的IP地址，或者是host和16位元組的addr數組指定的IP地址，如果這個數組既不是4位元組的也不是16位位元組的，那麼該方法將拋出一個UnknownHostException異常對象。

　　　. getByName(String host)方法返回一個InetAddress對象，該對象包含了一個與host參數指定的主機相對應的IP地址，對於指定的主機如果沒有IP地址存在，那麼方法將拋出一個UnknownHostException異常對象。

　　　. getLocalHost()方法返回一個InetAddress對象，這個對象包含了本地機的IP地址，考慮到本地主機既是客戶程式主機又是伺服器程式主機，為避免混亂，我們將客戶程式主機稱為客戶主機，將伺服器程式主機稱為伺服器主機。

　　上面講到的方法均提到返回一個或多個InetAddress對象的引用，實際上每一個方法都要返回一個或多個Inet4Address/Inet6Address對象的引用，調用者不需要知道引用的子類型，相反調用者可以使用返回的引用調用InetAddress對象的非靜態方法，包括子類型的多態以確保重載方法被調用。

　　InetAddress和它的子類型對象處理主機名稱到主機IPv4或IPv6地址的轉換，要完成這個轉換需要使用網域名稱系統，下面的代碼示範了如何通過調用getByName(String host)方法獲得InetAddress子類對象的方法，這個對象包含了與host參數相對應的IP地址：

InetAddress ia = InetAddress.getByName ("www.javajeff.com"));

　　一但獲得了InetAddress子類對象的引用就可以調用InetAddress的各種方法來獲得InetAddress子類對象中的IP地址資訊，比如，可以通過調用getCanonicalHostName()從網域名稱服務 (DNS)中獲得標準的主機名稱；getHostAddress()獲得IP地址，getHostName()獲得主機名稱，isLoopbackAddress()判斷IP地址是否是一個loopback地址。

　　List1 是一段示範代碼：InetAddressDemo

// InetAddressDemo.java import java.net.*; class InetAddressDemo { 　public static void main (String [] args) throws UnknownHostException 　{ 　　String host = "localhost"; 　　if (args.length == 1) 　　　host = args [0]; 　　InetAddress ia = InetAddress.getByName (host); 　　System.out.println ("Canonical Host Name = " + 　　　　　　　　ia.getCanonicalHostName ()); 　　System.out.println ("Host Address = " + 　　　　　　　　ia.getHostAddress ()); 　　System.out.println ("Host Name = " + 　　　　　　　　ia.getHostName ()); 　　System.out.println ("Is Loopback Address = " + 　　　　　　　　ia.isLoopbackAddress ()); 　} }

　　當無命令列參數時，代碼輸出類似下面的結果：

Canonical Host Name = localhost Host Address = 127.0.0.1 Host Name = localhost Is Loopback Address = true

　　InetAddressDemo給了你一個指定主機名稱作為命令列參數的選擇，如果沒有主機名稱被指定，那麼將使用localhost(客戶機的)，InetAddressDemo通過調用getByName(String host)方法獲得一個InetAddress子類對象的引用，通過這個引用獲得了標準主機名稱，主機地址，主機名稱以及IP地址是否是loopback地址的輸出。