Java 網路編程

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Java 網路編程

網路編程是指編寫運行在多個裝置（電腦）的程式，這些裝置都通過網路連接起來。

java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和介面，它們提供低層次的通訊細節。你可以直接使用這些類和介面，來專註於解決問題，而不用關注通訊細節。

java.net 包中提供了兩種常見的網路通訊協定的支援：

• TCP：TCP 是傳輸控制通訊協定的縮寫，它保障了兩個應用程式之間的可靠通訊。通常用於互連網協議，被稱 TCP / IP。

• UDP：UDP 是使用者資料包通訊協定的縮寫，一個不需連線的協議。提供了應用程式之間要發送的資料的資料包。

本教程主要講解以下兩個主題。

• Socket 編程：這是使用最廣泛的網路概念，它已被解釋地非常詳細。

• URL 處理：這部分會在另外的篇幅裡講，點擊這裡更詳細地瞭解在 Java 語言中的 URL 處理。

Socket 編程

通訊端使用TCP提供了兩台電腦之間的通訊機制。 用戶端程式建立一個通訊端，並嘗試串連伺服器的通訊端。

當串連建立時，伺服器會建立一個 Socket 對象。用戶端和伺服器現在可以通過對 Socket 對象的寫入和讀取來進行通訊。

java.net.Socket 類代表一個通訊端，並且 java.net.ServerSocket 類為伺服器程式提供了一種來監聽用戶端，並與他們建立串連的機制。

以下步驟在兩台電腦之間使用通訊端建立TCP串連時會出現：

• 伺服器執行個體化一個 ServerSocket 對象，表示通過伺服器上的連接埠通訊。

• 伺服器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到用戶端串連到伺服器上給定的連接埠。

• 伺服器正在等待時，一個用戶端執行個體化一個 Socket 對象，指定伺服器名稱和連接埠號碼來請求串連。

• Socket 類的建構函式試圖將用戶端串連到指定的伺服器和連接埠號碼。如果通訊被建立，則在用戶端建立一個 Socket 對象能夠與伺服器進行通訊。

• 在伺服器端，accept() 方法返回伺服器上一個新的 socket 引用，該 socket 串連到用戶端的 socket。

串連建立後，通過使用 I/O 流在進行通訊，每一個socket都有一個輸出資料流和一個輸入資料流，用戶端的輸出資料流串連到伺服器端的輸入資料流，而用戶端的輸入資料流串連到伺服器端的輸出資料流。

TCP 是一個雙向的通訊協定，因此資料可以通過兩個資料流在同一時間發送.以下是一些類提供的一套完整的有用的方法來實現 socket。

ServerSocket 類的方法

伺服器應用程式通過使用 java.net.ServerSocket 類以擷取一個連接埠,並且偵聽用戶端請求。

ServerSocket 類有四個構造方法：

序號	方法描述
1	public ServerSocket(int port) throws IOException 建立綁定到特定連接埠的伺服器通訊端。
2	public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException 利用指定的 backlog 建立伺服器通訊端並將其綁定到指定的本地連接埠號碼。
3	public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException 使用指定的連接埠、偵聽 backlog 和要綁定到的本地 IP 位址建立伺服器。
4	public ServerSocket() throws IOException 建立非綁定伺服器通訊端。

建立非綁定伺服器通訊端。 如果 ServerSocket 構造方法沒有拋出異常，就意味著你的應用程式已經成功綁定到指定的連接埠，並且偵聽用戶端請求。

這裡有一些 ServerSocket 類的常用方法：

序號	方法描述
1	public int getLocalPort()   返回此通訊端在其上偵聽的連接埠。
2	public Socket accept() throws IOException 偵聽並接受到此通訊端的串連。
3	public void setSoTimeout(int timeout)  通過指定逾時值啟用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒為單位。
4	public void bind(SocketAddress host, int backlog) 將 ServerSocket 綁定到特定地址（IP 位址和連接埠號碼）。

Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表用戶端和伺服器都用來互相溝通的通訊端。用戶端要擷取一個 Socket 對象通過執行個體化 ，而 伺服器獲得一個 Socket 對象則通過 accept() 方法的傳回值。

Socket 類有五個構造方法.

序號	方法描述
1	public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException. 建立一個流通訊端並將其串連到指定主機上的指定連接埠號碼。
2	public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException 建立一個流通訊端並將其串連到指定 IP 位址的指定連接埠號碼。
3	public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一個通訊端並將其串連到指定遠程主機上的指定遠程連接埠。
4	public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException. 建立一個通訊端並將其串連到指定遠程地址上的指定遠程連接埠。
5	public Socket() 通過系統預設類型的 SocketImpl 建立未串連通訊端

當 Socket 構造方法返回，並沒有簡單的執行個體化了一個 Socket 對象，它實際上會嘗試串連到指定的伺服器和連接埠。

下面列出了一些感興趣的方法，注意用戶端和伺服器端都有一個 Socket 對象，所以無論用戶端還是服務端都能夠調用這些方法。

序號	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException 將此通訊端串連到伺服器，並指定一個逾時值。
2	public InetAddress getInetAddress()  返回通訊端串連的地址。
3	public int getPort() 返回此通訊端串連到的遠程連接埠。
4	public int getLocalPort() 返回此通訊端綁定到的本地連接埠。
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress() 返回此通訊端串連的端點的地址，如果未串連則返回 null。
6	public InputStream getInputStream() throws IOException 返回此通訊端的輸入資料流。
7	public OutputStream getOutputStream() throws IOException 返回此通訊端的輸出資料流。
8	public void close() throws IOException 關閉此通訊端。

InetAddress 類的方法

這個類表示互連網協議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時比較有用的方法：

序號	方法描述
1	static InetAddress getByAddress(byte[] addr) 在給定原始 IP 位址的情況下，返回 InetAddress 對象。
2	static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr) 根據提供的主機名稱和 IP 位址建立 InetAddress。
3	static InetAddress getByName(String host) 在給定主機名稱的情況下確定主機的 IP 位址。
4	String getHostAddress()  返回 IP 位址字串（以文本表現形式）。
5	String getHostName()   擷取此 IP 位址的主機名稱。
6	static InetAddress getLocalHost() 返回本地主機。
7	String toString() 將此 IP 位址轉換為 String。

Socket 用戶端執行個體

如下的 GreetingClient 是一個用戶端程式，該程式通過 socket 串連到伺服器並發送一個請求，然後等待一個響應。

GreetingClient.java 檔案代碼：

// 檔案名稱 GreetingClient.java import java.net.*;import java.io.*; public class GreetingClient{   public static void main(String [] args)   {      String serverName = args[0];      int port = Integer.parseInt(args[1]);      try      {         System.out.println("串連到主機：" + serverName + " ，連接埠號碼：" + port);         Socket client = new Socket(serverName, port);         System.out.println("遠程主機地址：" + client.getRemoteSocketAddress());         OutputStream outToServer = client.getOutputStream();         DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);          out.writeUTF("Hello from " + client.getLocalSocketAddress());         InputStream inFromServer = client.getInputStream();         DataInputStream in = new DataInputStream(inFromServer);         System.out.println("伺服器響應： " + in.readUTF());         client.close();      }catch(IOException e)      {         e.printStackTrace();      }   }}

 

Socket 服務端執行個體

如下的GreetingServer 程式是一個伺服器端應用程式，使用 Socket 來監聽一個指定的連接埠。

GreetingServer.java 檔案代碼：

// 檔案名稱 GreetingServer.java import java.net.*;import java.io.*; public class GreetingServer extends Thread{   private ServerSocket serverSocket;      public GreetingServer(int port) throws IOException   {      serverSocket = new ServerSocket(port);      serverSocket.setSoTimeout(10000);   }    public void run()   {      while(true)      {         try         {            System.out.println("等待遠端連線，連接埠號碼為：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");            Socket server = serverSocket.accept();            System.out.println("遠程主機地址：" + server.getRemoteSocketAddress());            DataInputStream in = new DataInputStream(server.getInputStream());            System.out.println(in.readUTF());            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());            out.writeUTF("謝謝串連我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\nGoodbye!");            server.close();         }catch(SocketTimeoutException s)         {            System.out.println("Socket timed out!");            break;         }catch(IOException e)         {            e.printStackTrace();            break;         }      }   }   public static void main(String [] args)   {      int port = Integer.parseInt(args[0]);      try      {         Thread t = new GreetingServer(port);         t.run();      }catch(IOException e)      {         e.printStackTrace();      }   }}

 

編譯以上兩個 java 檔案代碼，並執行以下命令來啟動服務，使用連接埠號碼為 6066：

$ javac GreetingServer.java $ java GreetingServer 6066等待遠端連線，連接埠號碼為：6066...

 

新開一個命令視窗，執行以上命令來開啟用戶端：

$ javac GreetingClient.java $ java GreetingClient localhost 6066串連到主機：localhost ，連接埠號碼：6066遠程主機地址：localhost/127.0.0.1:6066伺服器響應： 謝謝串連我：/127.0.0.1:6066Goodbye!

 

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