Java之网络编程笔记

网络通讯要素：

1.IP地址  

  IP地址：用于标记一台计算机的身份证。 IP地址由网络地址（确定网络）和主机地址（网络中的主机）组成。

            IP地址分为A类地址、B类地址、C类地址（常用）、D类地址、E类地址。

  子网掩码：为了区分网络地址和主机地址。  127.0.0.1（localhost）是本机地址。

  IPV4和IPV6：IPV4使用4个十进制数表示，即32位二进制。

   测试网卡：ping 127.0.0.1 若出现问题，就说明网卡出问题
    
2.端口号
    web服务器:80
    mysql默认:3306

3.传输协议
UDP（要明确对方地址和端口）（只管发，不管收）
    *面向无连接
    *数据会被封包，包体积有限，限制在64K以内
    *因面向无连接，故为不可靠协议
    *速度快
示例：聊天，视频会议，桌面共享

TCP
    *面向连接
    *通过三次握手完成连接，是可靠协议
    *在连接中进行大数据量传输
    *必须建立连接，效率会稍低

示例：打电话，下载

4.SMTP:简单邮件传输协议 ,端口号是25.

   FTP:文件传输协议        ,端口号是21.

   Http:超文本传输协议     ,端口号是80.

telnet用于连接远程计算机或者因特网计算机提供的服务。每个服务都会设定一个端口。

和特定的服务进行通信: 在cmd中使用命令 telnet ip   port  。

如果要连接因特网的服务，不仅要给出端口，还要给出计算机的名称，只有给出IP地址和端口号时，才能够请求服务，并接收到应答。

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URL和URI

URI:统一资源标识符，用于标识一个web资源，包含了两个部分。

(1)URL:统一资源定位符。能够精确的定位数据的URI

(2)URN:统一资源名称。除了URL的URI

在java中URI和URL是分开的两个类，URI类专门用于解析，URL用于通信。

URL

1.URI分类

绝对和相对：

(1)绝对URI是指有确定的协议。比如http,ftp。后面以/进行分隔

(2)相对URI是没有scheme的。

透明和不透明：

(1)不透明URI是不能够被解析的URI。不透明URI是绝对URI。scheme后面的部分不是以/进行分割。

分层和不分层：

(1)分层是绝对透明URI或相对URI。

所有的网页端口都是80.

2.URI的作用：

(1)解析

URI的格式：

[scheme:]scheme-specific-part[#fragment]

scheme表示用的协议，可以是http\https\ftp\file等。

scheme-specific-part是其余部分。

进一步细分：

[scheme:][//authority][path][?query][#fragment]

常用方法：

• getScheme()获得scheme;
• getSchemeSpecificPart()
• getPath()
• getAuthority()

(2)相对标识符和绝对标识符的转换

resolve和relative函数。

示例代码：

任务1：取得特定网址的html代码。

任务2：分析地址信息。

任务3：绝对地址和相对地址转换

package org.core;

import java.net.*;
import java.util.*;

public class URLTest1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        URL url = new URL("http://www.ecnu.edu.cn");
        Scanner in = new Scanner(url.openStream());
        while (in.hasNextLine()) {
            String str = in.nextLine();
            System.out.println(str);
        }

        URI uri = new URI("http://blog.csdn.net/xiazdong");
        System.out.println(uri.getScheme());
        System.out.println(uri.getSchemeSpecificPart());
        System.out.println(uri.getAuthority());
        System.out.println(uri.getUserInfo());
        System.out.println(uri.getHost());
        System.out.println(uri.getPort());
        System.out.println(uri.getPath());
        System.out.println(uri.getQuery());
        System.out.println(uri.getFragment());

        String str = "/article/details/6705033";
        URI combined = uri.resolve(str);// 根据uri的路径把str变成绝对地址
        System.out.println(combined.getScheme()
                + combined.getSchemeSpecificPart());

        URI relative = uri.relativize(new URI(str));
        System.out.println(relative.getSchemeSpecificPart());

    }

}

URL和URLConnection

URL的作用

1.如果想要获取某个网页的html源代码，比如http://blog.csdn.net/xiazdong 则只需要:

(1)URL url = new URL("http://blog.csdn.net/xiazdong");

(2)Scanner in = new Scanner(url.openStream());

即可.

2.获取消息头信息

• URLConnection connection = url.openConnection();
• connection.getHeaderFields()返回一个Map<String,List<String>>
• connection.getContentLength();
• connection.getContentType();
• connection.setDoOutput(true)获得输出流
• connection.getOutputStream();
• connection.getInputStream();

代码示例：

package org.core;

import java.net.*;
import sun.misc.*;
import java.util.*;
import java.io.*;

public class URLConnectionTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String urlName = "http://java.sun.com";
        URL url = new URL(urlName);
        URLConnection connection = url.openConnection();
        Map<String, List<String>> map = connection.getHeaderFields();
        for (Map.Entry<String, List<String>> entry : map.entrySet()) {
            String key = entry.getKey();
            List<String> value = entry.getValue();
            System.out.println(key + ":" + value);
        }

    }

}

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在网页中如果要提交数据给web服务器，通常要把数据发送给web服务器，然后web服务器委派一个脚本对数据进行处理，返回一个相应。

通常发送数据的方法有两种：get和post。

（1）get方法是直接把数据跟在url的后面，以name=value进行传输，

每个数据之间用&进行分割，value中的空格用+替换，非字母数字用%替换，并后跟两个16进制数，这种编码方式称为URL编码。URLEncoder和URLDecoder

（2）post方法是通过URLConnection发送给服务器，编码方式和get一样。URLEncoder.encode(VALUE,"UTF-8");

一般在传输中文时会运用编码和解码。

示例：通过URLEncoder和URLDecoder编码和解码

略

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InetAddress  根据域名得到IP地址或名称

没有构造方法，通过：

(1)InetAddress i1 = InetAddress.getByName(String)返回一个InetAddress实例。

(2)如果一个地址有多个ip地址，比如google，有3个ip地址，就调用InetAddress[] i2 = InetAddress.getAllByName(String);

InetAddress.getLocalhost()获得本机的InetAddress实例。

代码实例：

 

package org.core;

import java.net.InetAddress;

public class InetAddressTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("本机地址："+local.getHostAddress());
        System.out.println("本机名称："+local.getHostName());
        InetAddress[] remote = InetAddress.getAllByName("www.google.com");
        for(InetAddress a : remote)
        {
            System.out.println("地址："+a.getHostAddress());
            System.out.println("名称："+a.getHostName());
        }
    }
}

 

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Socket（TCP）

Socket是一个用于机器之间通信的类。

Socket客户端：

(1)Socket s = new Socket(ip,port);打开一个套接字，发送请求    

(2)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(3)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

需要用PrintWriter和Scanner进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

Socket服务器：注意多个客户端同时访问服务器的问题：多线程

(1)ServerSocket server = new ServerSocket(port);创建一个端口

(2)Socket s = server.accept();        只有当有客户端请求并连接，函数才会返回

(3)InputStream istream = s.getInputStream();接收数据

(4)OutputStream ostream  = s.getOutputStream();发送数据

需要用PrintWriter和Scanner进行包装，并且注意PrintWriter的自动缓冲。

我们在使用PrintWriter时需要使用println()函数;

当服务器或客户端任意一方请求结束通信，则立刻停止。

问题1：在套接字中会发生阻塞的地方：

（1）实例化Socket时，会阻塞。

（2）在in.nextLine()类似操作时会阻塞。

解决方法：

（1）对于第一个问题，解决方法：

• Socket s = new Socket();建立无连接socket
• s.connect(new InetSocketAddress(host,port),timeout);设置超时。

（2）对于第二个问题，解决方法是设置s.setSoTimeout(long)设置超时时间

问题2：当客户端想要关闭套接字时，但却不能确定服务器是否还在发送数据，但是只要一关闭就立刻断开。

解决方法：

socket.shutdownOutput()关闭输出流

socket.shutdownInput()关闭输入流

半关闭示例代码：客户端发送hello给服务器，同时关闭输出流，服务器接收到后关闭输入流，等待5秒发送ECHO hello给客户端。

 Client：

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class shutdownOutputClient {

    public static void main(String[] args)throws Exception {
        Socket s = new Socket("localhost",8819);
        Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        out.println("Hello");//输出hello
        s.shutdownOutput(); //关闭输出流
        System.out.println("关闭连接");
        while(in.hasNextLine()){
            System.out.println(in.nextLine());
        }
        s.close();
    }

}

Server：

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class shutdownOutputServer {

    public static void main(String[] args)throws Exception {
        ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
        Socket s = server.accept();
        Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        String str = in.nextLine();
        System.out.println(str);
        s.shutdownInput();
        System.out.println("关闭输入流");

        Thread.sleep(5000);
        out.println("Echo:"+str);
        s.close();
    }

}

综合代码举例：实现一个简单的对等通信程序，通过多线程，一个线程接收数据，一个线程发送数据。

用户1：

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Client{
    public static void main(String[]args)throws Exception{
        Socket s = new Socket("localhost",8819);
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        Thread t = new Thread(new Receive(s));
        t.start();
        //以下代码用于发送数据
        Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
        while(in.hasNextLine()){    //一直不断
            out.println(in.nextLine()); //发送键盘输入数据
        }
    }
}
class Receive implements Runnable   //这个类用于接收数据
{
    private Socket s;
    public Receive(Socket s)
    {
        this.s = s;
    }
    public void run()
    {
        try{
            Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());   //in：接收数据

            String str = null;
            while(true)
            {
                str = in.nextLine();
                System.out.println("服务器说："+str);    //打印接收数据
            }

        }
        catch(Exception e){}
    }
}

用户2：

import java.util.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server{
    public static void main(String[]args)throws Exception{
        ServerSocket server = new ServerSocket(8819);
        Socket s = server.accept();
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        Thread t = new Thread(new Receive1(s));
        t.start();
        //以下代码用于发送数据
        Scanner in = new Scanner(System.in);//键盘输入
        while(in.hasNextLine()){    //一直不断
            out.println(in.nextLine()); //发送键盘输入数据
        }
    }
}
class Receive1 implements Runnable  //这个类用于接收数据
{
    private Socket s;
    public Receive1(Socket s)
    {
        this.s = s;
    }
    public void run()
    {
        try{
            Scanner in = new Scanner(s.getInputStream());   //in：接收数据

            String str = null;
            while(true)
            {
                str = in.nextLine();
                System.out.println("客户端说："+str);    //打印接收数据
            }

        }
        catch(Exception e){}
    }
}

以上的程序属于C/S，需要同时维护客户端和服务器的代码。

B/S：浏览器和服务器，只需要维护一方代码即可。

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聊天工具使用UDP非常多，因为我们通常也会遇到我们发给另一个人一条消息，另一个人却没有收到的情况。

DatagramPacket和DatagramSocket  数据报

代码举例：实现服务器发送数据报到客户端。

Client：

package org.core;

import java.net.*;
import java.io.*;
public class DatagramClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        byte[]buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,1024);
        DatagramSocket client = new DatagramSocket(9000);
        client.receive(packet);
        String str = new String(buf,0,packet.getLength());
        System.out.println(packet.getAddress().getHostName()+":"+str);
        client.close();
    }

}

Server：

package org.core;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class DatagramServer {

    public static void main(String[] args)throws Exception {
        DatagramSocket server = new DatagramSocket(3000);
        String str = "hello world";
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),InetAddress.getLocalHost(),9000);
        server.send(packet);
        server.close();
    }
}

 

QQ聊天应用

Server端

package org.xiazdong.server;


import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Server3 extends JFrame{
    static JTextArea area;
    JTextField field;
    JButton button;
    static PrintStream writer;
    public Server3(){
        this.setTitle("服务器");
        this.setSize(400,500);
        area = new JTextArea(25,30);
        area.setEditable(false);
        field = new JTextField(20);
        button = new JButton("提交");
        JPanel panel = new JPanel();
        JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
        this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
        panel.add(field);
        panel.add(button);
        this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
        this.setVisible(true);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

        button.addActionListener(new ActionListener(){

            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                String text = field.getText();
                writer.println(text);
                area.append("我："+text+"\n");
                field.setText("");
            }

        });
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Server3 s = new Server3();
        ServerSocket server = new ServerSocket(8899);
        System.out.println("开始监听...");
        Socket socket = server.accept();
        InetAddress address = socket.getInetAddress();
        String name = address.getLocalHost().getHostName();
        System.out.println(name+"已连接");
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        writer = new PrintStream(socket.getOutputStream(), true);
        while (true) {
            String line = null;
            line = reader.readLine();
            if (line != null) {
                    area.append("客户端："+line+"\n");
            }

        }
    }

}

Client端

package org.xiazdong.client;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

public class Client3 extends JFrame{

    static JTextArea area;
    JTextField field;
    JButton button;
    static PrintWriter writer;
    public Client3(){
        this.setTitle("客户端");
        this.setSize(400,500);
        area = new JTextArea(25,30);
        area.setEditable(false);
        field = new JTextField(20);
        button = new JButton("提交");
        JScrollPane sp = new JScrollPane(area);
        JPanel panel = new JPanel();
        this.add(sp,BorderLayout.CENTER);
        panel.add(field);
        panel.add(button);
        this.add(panel,BorderLayout.SOUTH);
        this.setVisible(true);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

        button.addActionListener(new ActionListener(){

            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                String text = field.getText();
                writer.println(text);
                area.append("我："+text+"\n");
                field.setText("");
            }

        });
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Client3 c = new Client3();
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8899);
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        BufferedReader reader1 = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        writer = new PrintWriter(out,true);
        System.out.println("已经成功和服务器连接...");
        while(true){
            String line = reader1.readLine();
            area.append("服务器："+line+"\n");
        }
    }

}

PrintWriter的autoflush

 

如果PrintWriter writer = new PrintWriter(out,true);

则调用println()、printf()、format()函数时会自动刷新，其他函数都不会，比如write()、print()函数时不会自动刷新

 

 网络编程常见异常

第 1个异常是java.net.BindException:Address already in use: JVM_Bind。该异常发生在服务器端进行new ServerSocket(port)（port是一个0，65536的整型值）操作时。异常的原因是以为与port一样的一个端口已经被启动，并进行监 听。此时用netstat –an命令，可以看到一个Listending状态的端口。只需要找一个没有被占用的端口就能解决这个问题。 

第 2个异常是java.net.ConnectException: Connection refused: connect。该异常发生在客户端进行new Socket(ip, port)操作时，该异常发生的原因是或者具有ip地址的机器不能找到（也就是说从当前机器不存在到指定ip路由），或者是该ip存在，但找不到指定的端 口进行监听。出现该问题，首先检查客户端的ip和port是否写错了，如果正确则从客户端ping一下服务器看是否能ping通，如果能ping通（服务 服务器端把ping禁掉则需要另外的办法），则看在服务器端的监听指定端口的程序是否启动，这个肯定能解决这个问题。 

第3个异常是java.net.SocketException: Socket is closed，该异常在客户端和服务器均可能发生。异常的原因是己方主动关闭了连接后（调用了Socket的close方法）再对网络连接进行读写操作。 

第 4个异常是java.net.SocketException: （Connection reset或者Connect reset by peer:Socket write error）。该异常在客户端和服务器端均有可能发生，引起该异常的原因有两个，第一个就是如果一端的Socket被关闭（或主动关闭或者因为异常退出而 引起的关闭），另一端仍发送数据，发送的第一个数据包引发该异常(Connect reset by peer)。另一个是一端退出，但退出时并未关闭该连接，另一端如果在从连接中读数据则抛出该异常（Connection reset）。简单的说就是在连接断开后的读和写操作引起的。 

第 5个异常是java.net.SocketException: Broken pipe。该异常在客户端和服务器均有可能发生。在第4个异常的第一种情况中（也就是抛出SocketExcepton:Connect reset by peer:Socket write error后），如果再继续写数据则抛出该异常。前两个异常的解决方法是首先确保程序退出前关闭所有的网络连接，其次是要检测对方的关闭连接操作，发现对 方关闭连接后自己也要关闭该连接。