14.2 Java的基本网络支持
一、使用InetAddress
1.1 InetAddress类和其子类
Java提供了InetAddress类来代表IP地址，InetAddress下还有2个子类：Inet4Address、Inet6Address，它们分别代表Internet Protocol version 4（IPv4）地址和Internet Protocol version 6（IPv6）地址。
1.2 InetAddress类的获取和方法
1、InetAddress类没有提供构造器，而是提供了如下两个静态方法来获取InetAddress实例：
（1）getByName(String host)：根据主机获取对应的InetAddress对象。——参数是“www...”的域名
（2）getByAddress(byte[] addr)：根据原始IP地址来获取对应的InetAddress对象。——参数是IP地址
2、InetAddress还提供了如下三个方法来获取InetAddress实例对应的IP地址和主机名：
（1）String getCanonicalHostName()：获取此 IP 地址的全限定域名。
（2）String getHostAddress()：返回该InetAddress实例对应的IP地址字符串（以字符串形式）。——"www..."的形式
（3）String getHostName()：获取此 IP 地址的主机名。
InetAddress类还提供了一个getLocalHost()方法来获取本机IP地址对应的InetAddress实例
InetAddress类还提供了一个isReachable()方法，用于测试是否可以到达该地址。该方法将尽可能尽最大的努力试图到达主机，但防火墙和服务器配置可能阻塞请求，使它在访问某些特定的端口时处于不可达状态。如果可以获取权限，典型的实现将使用ICMP ECHO REQUEST;否则它试图在目标主机的端口7（Echo）上建立TCP连接。
1.3 InetAddress类的应用举例
下面程序测试InetAddress类的简单用法：
package section2;
import java.net.InetAddress;
public class InetAddressTest
{
public static void main(String[] args)
throws Exception
{
//根据主机名来获取对应得InetAddress实例
InetAddress ip=InetAddress.getByName("www.crazyit.org");
//判断是否可达
System.out.println("crazyit是否可达："+ip.isReachable(2000));//true
//获取该InetAddress实例的IP字符串
System.out.println(ip.getHostName());//www.crazyit.org
//获取该InetAddress实例对应得全限定域名
System.out.println(ip.getCanonicalHostName());//43.243.169.21
//根据原始得IP地址来获取对应得InetAddress实例
InetAddress local=InetAddress.getByAddress(new byte[]{(byte)192,(byte)168,1,5});
System.out.println("本机是否可达："+local.isReachable(5000));//true
//获取该InetAddress实例的IP地址字符串
System.out.println(local.getHostAddress());
//获取该InetAddress实例对应得全限定域名
System.out.println(local.getCanonicalHostName());
//获得此IP地址的主机名
System.out.println(local.getHostName());
}
}
crazyit是否可达：true
www.crazyit.org
43.243.169.21
本机是否可达：true
192.168.1.5
DESKTOP-TBC0ODP
DESKTOP-TBC0ODP
二、使用URLDecoder和URLEncoder
URLDecoder和URLEncoder用于完成普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME字符串之间的相互转换。
当URL地址里包含非西欧字符的其它字符串时，系统会将这些非西欧字符串转换为如图所示的特殊字符串。编程过程中可能涉及普通字符串和这种特殊字符串的相互转换，这就需要URLDecoder和URLEncoder类。
（1）URLDecoder类包含一个decode(String s,String enc)静态方法，它可以将看上去是乱码的特殊字符串转转成普通字符串。
（2）URLEncoder类包含一个encode(String s,String enc)静态方法，它可以将普通字符串转换成application/x-www-form-urlencoded MIME字符串。
下面程序示范了如何实现普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME字符串之间的相互转换：
package section2;
import java.net.*;
public class URLDecoderTest
{
public static void main(String[] args)
throws Exception
{
// 将application/x-www-form-urlencoded字符串
// 转换成普通字符串
String keyWord = URLDecoder.decode(
"%E7%96%AF%E7%8B%82java", "utf-8");
System.out.println(keyWord);
// 将普通字符串转换成
// application/x-www-form-urlencoded字符串
String urlStr = URLEncoder.encode(
"疯狂Android讲义", "utf-8");
System.out.println(urlStr);
}
}
疯狂java
%E7%96%AF%E7%8B%82Android%E8%AE%B2%E4%B9%89
提示：仅包含西欧字母的普通字符串和application/x-www-form-urlencoded MIME字符串无须转换，而包含中文符的字符串则需要转换，转换方法是每个中文字符占两个字节，每个字节可以转换成两个十六进制的数字，所以每个中文符将转换为%XX%XX的形式。当然采用不同的字符集，每个中文字符所对应的字节数并不完全相同，所以使用URLDecoder和URLEncoder类进行转换时也需要指定字符集。
三、URL、URLConnection和URLPermission
3.1 URL、URLConnection
URL代表一个网络地址；
URLConnection代表于网络地址的连接
⬆
HttpURLConnection:基于HTTP协议的网络连接。
URL（Uniform Resource Locator）对象代表统一资源定位器，它是指向互联网“资源”的指针。资源可以是简单的文件或目录，也可以是对更复杂的对象引用，例如对数据库或搜索引擎的查询。通常情况而言，URL可以由协议名、主机、端口和资源组成。即满足如下格式：
protocol://host:port/resourceName
例如如下URL地址：
htto://www.crazyit.org/index.php
提示：JDK还提供了一个URI(Uniform Resource Identifier)类，其实例代表一个统一资源标识符，Java的URI不能定位任何资源，他唯一的作用就是解析。与此对应的是，URL则包含一个可以打开到达该资源的输入流，可以将URL理解成URI的特例。
URL提供了多个构造器用于创建URL对象，一旦获得了URL对象之后，就可以调用如下方法来访问URL的对应资源：
（1）String getFile():获取该URL的资源名。
（2）String getHost():获取该URL的主机名。
（3）String getPath():获取该URL的路径部分。
（4）int getPort():获取该URL的端口号。
（5）String getProtocol():获取该URL的协议名称。
（6）String getQuery():获取该URL的查询字符串部分。
（7）URLConnection openConnection():返回一个URLConnection对象，它代表与URL所引用的远程对象的连接。
（8）InputStream openStream():打开与此URL的连接，并返回一个可以读取该URL资源的InputStream。
URL对象的前几个方法很易理解，而该对象的openStream()方法可以读取该URL资源得InputStream,通过该方法可以很方便地读取远程资源——甚至实现多线程下载。如下程序就是一个多线程下载得工具类。
package section2;
import java.io.InputStream;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.net.*;
public class DownUtil
{
// 定义下载资源的路径
private String path;
// 指定所下载的文件的保存位置
private String targetFile;
// 定义需要使用多少线程下载资源
private int threadNum;
// 定义下载的线程对象
private DownThread[] threads;
// 定义下载的文件的总大小
private int fileSize;
public DownUtil(String path, String targetFile, int threadNum)
{
this.path = path;
this.threadNum = threadNum;
// 初始化threads数组
threads = new DownThread[threadNum];
this.targetFile = targetFile;
}
public void download() throws Exception
{
var url = new URL(path);
//返回一个URLConnection对象，它代表与URL所引用的远程对象的连接
var conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setConnectTimeout(5 * 1000);
conn.setRequestMethod("GET");
conn.setRequestProperty(
"Accept",
"image/gif, image/jpeg, image/pjpeg, image/pjpeg, "
+ "application/x-shockwave-flash, application/xaml+xml, "
+ "application/vnd.ms-xpsdocument, application/x-ms-xbap, "
+ "application/x-ms-application, application/vnd.ms-excel, "
+ "application/vnd.ms-powerpoint, application/msword, */*");
conn.setRequestProperty("Accept-Language", "zh-CN");
conn.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");
conn.setRequestProperty("Connection", "Keep-Alive");
// 得到文件大小
fileSize = conn.getContentLength();
conn.disconnect();
int currentPartSize = fileSize / threadNum + 1;
var file = new RandomAccessFile(targetFile, "rw");
// 设置本地文件的大小
file.setLength(fileSize);
file.close();
for (var i = 0; i < threadNum; i++)
{
// 计算每条线程的下载的开始位置
var startPos = i * currentPartSize;
// 每个线程使用一个RandomAccessFile进行下载
var currentPart = new RandomAccessFile(targetFile, "rw");
// 定位该线程的下载位置
currentPart.seek(startPos);
// 创建下载线程
threads[i] = new DownThread(startPos, currentPartSize, currentPart);
// 启动下载线程
threads[i].start();
}
}
// 获取下载的完成百分比
public double getCompleteRate()
{
// 统计多条线程已经下载的总大小
var sumSize = 0;
for (var i = 0; i < threadNum; i++)
{
sumSize += threads[i].length;
}
// 返回已经完成的百分比
return sumSize * 1.0 / fileSize;
}
private class DownThread extends Thread
{
// 当前线程的下载位置
private int startPos;
// 定义当前线程负责下载的文件大小
private int currentPartSize;
// 当前线程需要下载的文件块
private RandomAccessFile currentPart;
// 定义已经该线程已下载的字节数
public int length;
public DownThread(int startPos, int currentPartSize,
RandomAccessFile currentPart)
{
this.startPos = startPos;
this.currentPartSize = currentPartSize;
this.currentPart = currentPart;
}
@Override
public void run()
{
try
{
var url = new URL(path);
var conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setConnectTimeout(5 * 1000);
conn.setRequestMethod("GET");
conn.setRequestProperty(
"Accept",
"image/gif, image/jpeg, image/pjpeg, image/pjpeg, "
+ "application/x-shockwave-flash, application/xaml+xml, "
+ "application/vnd.ms-xpsdocument, application/x-ms-xbap, "
+ "application/x-ms-application, application/vnd.ms-excel, "
+ "application/vnd.ms-powerpoint, application/msword, */*");
conn.setRequestProperty("Accept-Language", "zh-CN");
conn.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");
InputStream inStream = conn.getInputStream();
// 跳过startPos个字节，表明该线程只下载自己负责哪部分文件。
inStream.skip(this.startPos);
var buffer = new byte[1024];
var hasRead = 0;
// 读取网络数据，并写入本地文件
while (length < currentPartSize
&& (hasRead = inStream.read(buffer)) != -1)
{
currentPart.write(buffer, 0, hasRead);
// 累计该线程下载的总大小
length += hasRead;
}
currentPart.close();
inStream.close();
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
上面定义了一个DownThread线程类，该线程负责从startPos开始，长度为currentPartSize的所有字节数据，并写入RandomAccessFile对象。这个DownThread线程类的run()方法就是一个简单的输入、输出的实现。
程序中DownUtils类中的download()方法负责按如下步骤实现多线程下载：
（1）创建URL对象。
（2）获取指定的URL对象所指向资源的大小（通过getContentLength()方法获取），此处还应用了URLConnection类，该类代表Java应用程序与URL之间的通信链接。
（3）在磁盘中创建一个与网络资源具有相同大小的空文件。
（4）计算每个线程应该下载网络资源的哪个部分（从哪个字节开始，到哪个字节结束）。
（5）依次创建、启动多个线程来下载网络资源的指定部分。
有了上面的DownUtil工具类后，接下来就可以在主程序中调用该工具类的download()方法执行下载：
package section2;
public class MultiThreadDown
{
public static void main(String[] args) throws Exception
{
// 初始化DownUtil对象
final var downUtil = new DownUtil("http://www.crazyit.org/"
+ "data/attachment/forum/month_1403/1403202355ff6cc9a4fbf6f14a.png",
"ios.png", 4);
//http://www.crazyit.org/data/attachment/forum/month_1311/1311092150039af73ef435c9e0.jpg
// 开始下载
downUtil.download();
new Thread(() -> {
while (downUtil.getCompleteRate() < 1)
{
// 每隔0.1秒查询一次任务的完成进度，
// GUI程序中可根据该进度来绘制进度条
System.out.println("已完成：" + downUtil.getCompleteRate());
try
{
Thread.sleep(100);
}
catch (Exception ex){}
}
}).start();
}
}
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.0
已完成：0.1725568672088711
已完成：0.1725568672088711
已完成：0.1725568672088711
已完成：0.1725568672088711
已完成：0.1725568672088711
已完成：0.2665552883291413
已完成：0.33670528190346805
已完成：0.33670528190346805
已完成：0.33670528190346805
已完成：0.33670528190346805
已完成：0.33670528190346805
已完成：0.503993096990949
已完成：0.503993096990949
已完成：0.503993096990949
已完成：0.503993096990949haiyingy
已完成：0.6587049514402687
已完成：0.6775046356643228
已完成：0.7494905359011548
已完成：0.7494905359011548
已完成：0.8622886412454791
已完成：0.8622886412454791
已完成：0.8622886412454791
运行上面的程序将从www.crazy.org下载一份名为ios.png的图片文件。
上面程序还应用了URLConnection和HttpURLConnection对象，前者表示应用程序与URL之间的通信连接，后者表示URL与Http之间的连接。程序可以通过URLConnection实例向该URL发送请求、读取URL引用的资源。
3.2 URLPermission 工具类
Java 8 新增了一个 URLPermission 工具类，用于管理 HttpURLConnection 的权限问题，如果在 HttpURLConnection 安装了安全管理器，通过该对象打开连接时就需要先获得权限。
通常创建一个和 URL 的连接，并发送请求、读取此 URL 引用的资源需要如下几个步骤。
①通过调用 URL 对象的 openConnection() 方法来创建 URLConnection 对象。
②设置 URLConnection 的参数和普通请求属性。
③如果只是发送 GET 方式请求，则使用 connect() 方法建立和远程资源之间的实际连接即可：如果需要发送 POST 方式的请求，则需要获取 URLConnection 实例对应的输出流来发送请求参数。
④远程资源变为可用，程序可以访问远程资源的头字段或通过输入流读取远程资源的数据。
在建立和远程资源的实际连接之前，程序可以通过如下方法来设置请求头字段。
setAllowUserInteraction()：设置该 URLConnection 的 allowUserInteraction 请求头字段的值。
setDoInput()：设置该 URLConnection 的 doInput 请求头字段的值。
setDoOutput()：设置该 URLConnection 的 doOutput 请求头字段的值。
setIfModifiedSince()：设置该 URLConnection 的 ifModifiedSince 请求头字段的值。
setUseCaches()：设置该 URLConnection 的 useCaches 请求头字段的值。
除此之外，还可以使用如下方法来设置或增加通用头字段。
setRequestProperty(String key, String value)：设置该 URLConnection 的 key 请求头字段的值为 value。如下代码所示：conn.setRequestProperty("accept", "/");
addRequestProperty(String key, String value)：为该 URLConnection 的 key 请求头字段增加 value 值，该方法并不会覆盖原请求头字段的值，而是将新值追加到原请求头字段中。
当远程资源可用之后，程序可以使用以下方法来访问头字段和内容。
Object getContent()：获取该 URLConnection 的内容。
String getHeaderField(String name)：获取指定响应头字段的值。
getInputStream()：返回该 URLConnection 对应的输入流，用于获取 URLConnection 响应的内容。
getOutputStream()：返回该 URLConnection 对应的输出流，用于向 URLConnection 发送请求参数。
getHeaderField() 方法用于根据响应头字段来返回对应的值。而某些头字段由于经常需要访问，所以 Java 提供了以下方法来访问特定响应头字段的值。
getContentEncoding()：获取 content-encoding 响应头字段的值。
getContentLength()：获取 content-length 响应头字段的值。
getContentType()：获取 content-type 响应头字段的值。
getDate()：获取date响应头字段的值。
getExpiration()：获取 expires 响应头字段的值。
getLastModified()：获取 last-modified 响应头字段的值。
注意：如果既要使用输入流读取 URLConnection 响应的内容，又要使用输出流发送请求参数，则一定要先使用输出流，再使用输入流。
下面程序示范了如何向 web 站点发送 GET 请求、POST 请求，并从 web 站点取得响应。
package section2;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class GetPostTest
{
/**
* 向指定URL发送GET方法的请求
* @param url 发送请求的URL
* @param param 请求参数，格式满足name1=value1&name2=value2的形式。
* @return URL所代表远程资源的响应
*/
public static String sendGet(String url, String param)
{
String result = "";
String urlName = url + "?" + param;
try
{
var realUrl = new URL(urlName);
// 打开和URL之间的连接
URLConnection conn = realUrl.openConnection();
// 设置通用的请求属性
conn.setRequestProperty("accept", "*/*");
conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
conn.setRequestProperty("user-agent",
"Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1)");
// 建立实际的连接
conn.connect();
// 获取所有响应头字段
Map<String, List<String>> map = conn.getHeaderFields();
// 遍历所有的响应头字段
for (var key : map.keySet())
{
System.out.println(key + "--->" + map.get(key));
}
try (
// 定义BufferedReader输入流来读取URL的响应
var in = new BufferedReader(
new InputStreamReader(conn.getInputStream(), "utf-8")))
{
String line;
while ((line = in.readLine())!= null)
{
result += "\n" + line;
}
}
}
catch (Exception e)
{
System.out.println("发送GET请求出现异常！" + e);
e.printStackTrace();
}
return result;
}
/**
* 向指定URL发送POST方法的请求
* @param url 发送请求的URL
* @param param 请求参数，格式应该满足name1=value1&name2=value2的形式。
* @return URL所代表远程资源的响应
*/
public static String sendPost(String url, String param)
{
String result = "";
try
{
var realUrl = new URL(url);
// 打开和URL之间的连接
URLConnection conn = realUrl.openConnection();
// 设置通用的请求属性
conn.setRequestProperty("accept", "*/*");
conn.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
conn.setRequestProperty("user-agent",
"Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1)");
// 发送POST请求必须设置如下两行
conn.setDoOutput(true);
conn.setDoInput(true);
try (
// 获取URLConnection对象对应的输出流
var out = new PrintWriter(conn.getOutputStream()))
{
// 发送请求参数
out.print(param);
// flush输出流的缓冲
out.flush();
}
try (
// 定义BufferedReader输入流来读取URL的响应
var in = new BufferedReader(new InputStreamReader
(conn.getInputStream(), "utf-8")))
{
String line;
while ((line = in.readLine()) != null)
{
result += "\n" + line;
}
}
}
catch (Exception e)
{
System.out.println("发送POST请求出现异常！" + e);
e.printStackTrace();
}
return result;
}
// 提供主方法，测试发送GET请求和POST请求
public static void main(String args[])
{
// 发送GET请求
String s = GetPostTest.sendGet("http://localhost:8888/E:/Java/Chap17/src/section2/abcabc/a.jsp", null);
System.out.println(s);
// 发送POST请求
String s1 = GetPostTest.sendPost("http://localhost:8888/abc/login.jsp",
"name=crazyit.org&pass=leegang");
System.out.println(s1);
}
}
上面程序中发送 GET 请求时只需将请求参数放在 URL 字符串之后，以？隔开，程序直接调用 URLConnection 对象的 connect() 方法即可，如 sendGet() 方法中粗体字代码所示；如果程序要发送 POST 请求，则需要先设置 doIn 和 doOut 两个请求头字段的值，再使用 URLConnection 对应的输出流来发送请求参数，如 sendPost() 方法中粗体字代码所示。
不管是发送 GET 请求，还是发送 POST 请求，程序获取 URLConnection 响应的方式完全一样如果程序可以确定远程响应是字符流，则可以使用字符流来读取；如果程序无法确定远程响应是字符流，则使用字节流读取即可。
