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Java网络编程基础用法详解

Java 网络编程Java 网络 2023-05-19 20:05:52 915人浏览 安东尼

Python 官方文档：入门教程 => 点击学习

摘要

目录Socket 编程ServerSocket 类的方法Socket 类的方法InetAddress 类的方法Socket 通讯实例网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这

网络编程是指编写运行在多个设备（计算机）的程序，这些设备都通过网络连接起来。java.net 包中 J2SE 的 api 包含有类和接口，它们提供低层次的通信细节。你可以直接使用这些类和接口，来专注于解决问题，而不用关注通信细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

  • TCP：tcp（英语：Transmission Control Protocol，传输控制协议） 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，TCP 层是位于 IP 层之上，应用层之下的中间层。TCP 保障了两个应用程序之间的可靠通信。通常用于互联网协议，被称 TCP / IP。
  • UDP：UDP （英语：User Datagram Protocol，用户数据报协议），位于 OSI 模型的传输层。一个无连接的协议。提供了应用程序之间要发送数据的数据报。由于UDP缺乏可靠性且属于无连接协议，所以应用程序通常必须容许一些丢失、错误或重复的数据包。

Socket 编程

套接字使用TCP提供了两台计算机之间的通信机制。 客户端程序创建一个套接字，并尝试连接服务器的套接字。当连接建立时，服务器会创建一个 Socket 对象。客户端和服务器现在可以通过对 Socket 对象的写入和读取来进行通信。

java.net.Socket 类代表一个套接字，并且 java.net.ServerSocket 类为服务器程序提供了一种来监听客户端，并与他们建立连接的机制。以下步骤在两台计算机之间使用套接字建立TCP连接时会出现：

  • 服务器实例化一个 ServerSocket 对象，表示通过服务器上的端口通信。
  • 服务器调用 ServerSocket 类的 accept() 方法，该方法将一直等待，直到客户端连接到服务器上给定的端口。
  • 服务器正在等待时，一个客户端实例化一个 Socket 对象，指定服务器名称和端口号来请求连接。
  • Socket 类的构造函数试图将客户端连接到指定的服务器和端口号。如果通信被建立，则在客户端创建一个 Socket 对象能够与服务器进行通信。
  • 在服务器端，accept() 方法返回服务器上一个新的 socket 引用，该 socket 连接到客户端的 socket。

连接建立后，通过使用 I/O 流在进行通信，每一个socket都有一个输出流和一个输入流，客户端的输出流连接到服务器端的输入流，而客户端的输入流连接到服务器端的输出流。TCP 是一个双向的通信协议，因此数据可以通过两个数据流在同一时间发送。

ServerSocket 类的方法

服务器应用程序通过使用 java.net.ServerSocket 类以获取一个端口，并且侦听客户端请求。ServerSocket 类有四个构造方法：

序号方法描述
1public ServerSocket(int port) throws IOException，创建绑定到特定端口的服务器套接字
2public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException，利用指定的 backlog 创建服务器套接字并将其绑定到指定的本地端口号
3public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException，使用指定的端口、侦听 backlog 和要绑定到的本地 IP 地址创建服务器
4public ServerSocket() throws IOException，创建非绑定服务器套接字

创建非绑定服务器套接字。 如果 ServerSocket 构造方法没有抛出异常，就意味着你的应用程序已经成功绑定到指定的端口，并且侦听客户端请求。

ServerSocket 类的常用方法：

序号方法描述
1public int getLocalPort()，返回此套接字在其上侦听的端口
2public Socket accept() throws IOException，侦听并接受到此套接字的连接，该方法将阻塞，直到建立连接为止
3public void setSoTimeout(int timeout)，通过指定超时值启用/禁用 SO_TIMEOUT，以毫秒为单位
4public void bind(SocketAddress host, int backlog)，将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）

Socket 类的方法

java.net.Socket 类代表客户端和服务器都用来互相沟通的套接字。客户端要获取一个 Socket 对象通过实例化 ，而服务器获得一个 Socket 对象则通过 accept() 方法的返回值。Socket 类有五个构造方法：

序号方法描述
1public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException，创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
2public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException，创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号
3public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException，创建一个套接字并将其连接到指定远程主机上的指定远程端口
4public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException，创建一个套接字并将其连接到指定远程地址上的指定远程端口
5public Socket()，通过系统默认类型的 SocketImpl 创建未连接套接字

当 Socket 构造方法返回，它实际上会尝试连接到指定的服务器和端口，而并不是简单的实例化了一个 Socket 对象。

下面列出了一些感兴趣的方法，注意客户端和服务器端都有一个 Socket 对象，所以无论客户端还是服务端都能够调用这些方法：

序号方法描述
1public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException，将此套接字连接到服务器，并指定一个超时值
2public InetAddress getInetAddress()，返回套接字连接的地址
3public int getPort()，返回此套接字连接到的远程端口
4public int getLocalPort()，返回此套接字绑定到的本地端口
5public SocketAddress getRemoteSocketAddress()，返回此套接字连接的端点的地址，如果未连接则返回 null
6public InputStream getInputStream() throws IOException，返回此套接字的输入流
7public OutputStream getOutputStream() throws IOException，返回此套接字的输出流
8public void close() throws IOException，关闭此套接字

InetAddress 类的方法

这个类表示互联网协议(IP)地址。下面列出了 Socket 编程时比较有用的方法：

序号方法描述
1static InetAddress getByAddress(byte[] addr)，在给定原始 IP 地址的情况下，返回 InetAddress 对象
2static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)，根据提供的主机名和 IP 地址创建 InetAddress
3static InetAddress getByName(String host)，在给定主机名的情况下确定主机的 IP 地址
4String getHostAddress() ，返回 IP 地址字符串（以文本表现形式）
5String getHostName() ，获取此 IP 地址的主机名
6static InetAddress getLocalHost()，返回本地主机
7String toString()，将此 IP 地址转换为 String

Socket 通讯实例

客户端实例：GreetinGClient 是一个客户端程序，该程序通过 socket 连接到服务器并发送一个请求，然后等待一个响应。

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;

public class GreetingClient {
    public static void main(String [] args)
    {
        //服务端主机名
        String serverName = "localhost";
        //服务端口号
        int port = Integer.parseInt("6066");
        try {
            // 输出服务端主机名与端口号
            System.out.println("连接到主机：" + serverName + " ，端口号：" + port);
            // 创建 Socket 对象，并尝试连接到指定的服务器和端口
            Socket client = new Socket(serverName, port);
            // 输出此套接字连接的端点的地址
            System.out.println("远程主机地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
            // 获取此套接字的输出流
            OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
            // 使用此套接字的输出流创建 DataOutputStream 输出流
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
            // 以UTF-8编码将字符串写入基础输出流
            out.writeUTF("客户端说：Hello from " + client.getLocalSocketAddress() + "\n");
            // 获取此套接字的输入流
            InputStream inFromServer = client.getInputStream();
            // 创建读取键盘输入内容的 InputStreamReader
            InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8");
            // 创建读取服务端输入内容的 InputStreamReader
            InputStreamReader serverDataReader = new InputStreamReader(inFromServer,"UTF-8");
            // 创建存放在键盘读取字符的数组集合
            ArrayList<Character> fingerboardList = new ArrayList<Character>();
            // 创建存放在服务端端读取字符的数组集合
            ArrayList<Character> serverDataList = new ArrayList<Character>();
            do{
                // 判断读取键盘输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取
                if(fingerboardReader.ready()){
                    // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取
                    // 清空 存放键盘读取字符的数组集合
                    fingerboardList.clear();
                    // 声明 键盘输入char变量
                    char fingerboardInputChar;
                    // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取，循环读取，将读取的内容存入数组集合，一次输入读取完成后ready()返回NO
                    while (fingerboardReader.ready()) {
                        fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();;
                        fingerboardList.add(fingerboardInputChar);
                    }
                    // 创建可变字符串 StringBuilder 对象
                    StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder();
                    // 拼接 存放键盘读取字符的数组集合 中的字符组成字符串
                    for (Character cha :fingerboardList){
                        fingerboardStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象
                    String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString();
                    // 如果 转换的字符串不是空的 并且不是一个换行符
                    if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("\n")) {
                        // 使用此套接字的输出流写出数据
                        out.writeUTF("客户端说：" + fingerboardString);
                        // 如果输出Goodbye!，跳出循环
                        if (fingerboardString.equals("Goodbye!\n")) {
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 判断读取客户端输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取
                if(serverDataReader.ready()) {
                    // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取
                    // 清空客户端读取字符的数组集合
                    serverDataList.clear();
                    // 声明客户端读取char变量
                    char serverDataReaderChar;
                    // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取，循环读取，将读取的内容存入数组集合，一次输入读取完成后ready()返回NO
                    while (serverDataReader.ready()) {
                        serverDataReaderChar = (char) serverDataReader.read();
                        serverDataList.add(serverDataReaderChar);
                    }
                    // 创建可变字符串 StringBuilder 对象
                    StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder();
                    for (Character cha :serverDataList){
                        dataReaderStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象
                    String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString();
                    // 打印服务端输入内容
                    System.out.print(dataReaderString);
                    // 服务端输出Goodbye，跳出循环
                    if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!\n")) {
                        break;
                    }
                }
            }while (true);
            // 关闭此套接字
            client.close();
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端实例：GreetingServer 程序是一个服务器端应用程序，使用 Socket 来监听一个指定的端口。

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketTimeoutException;
import java.util.ArrayList;

public class GreetingServer extends Thread {
    private ServerSocket serverSocket;

    public GreetingServer(int port) throws IOException
    {
        // 创建服务端Socket对象
        this.serverSocket = new ServerSocket(port);
        // Socket超时时间，设置为0时无限制，超时引发SocketTimeoutException
        this.serverSocket.setSoTimeout(0);
    }

    public void run() {
        try {
            // 输出此套接字在其上侦听的端口
            System.out.println("等待远程连接，端口号为：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
            // 侦听并接受到此套接字的连接，该方法将阻塞，直到建立连接为止
            Socket server = serverSocket.accept();
            // 输出此套接字连接的端点的地址
            System.out.println("远程主机地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
            // 使用此套接字的输出流创建 DataOutputStream 输出流
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            // 以UTF-8编码将字符串写入基础输出流
            out.writeUTF("服务端说：谢谢连接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\n");
            // 创建读取键盘输入内容的 InputStreamReader
            InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8");
            // 创建读取客户端输入内容的 InputStreamReader
            InputStreamReader clientDataReader = new InputStreamReader(server.getInputStream(),"UTF-8");
            // 创建存放在键盘读取字符的数组集合
            ArrayList<Character> fingerboardList = new ArrayList<Character>();
            // 创建存放在客户端读取字符的数组集合
            ArrayList<Character> clientDataList = new ArrayList<Character>();
            do{
                // 判断读取键盘输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取
                if(fingerboardReader.ready()){
                    // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取
                    // 清空 存放键盘读取字符的数组集合
                    fingerboardList.clear();
                    // 声明 键盘输入char变量
                    char fingerboardInputChar;
                    // 读取键盘输入内容的 InputStreamReader 可以读取，循环读取，将读取的内容存入数组集合，一次输入读取完成后ready()返回NO
                    while (fingerboardReader.ready()) {
                        fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();;
                        fingerboardList.add(fingerboardInputChar);
                    }
                    // 创建可变字符串 StringBuilder 对象
                    StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder();
                    // 拼接 存放键盘读取字符的数组集合 中的字符组成字符串
                    for (Character cha :fingerboardList){
                        fingerboardStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象
                    String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString();
                    // 如果 转换的字符串不是空的 并且不是一个换行符
                    if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("\n")) {
                        // 使用此套接字的输出流写出数据
                        out.writeUTF("服务端说：" + fingerboardString);
                        // 如果输出Goodbye!，跳出循环
                        if (fingerboardString.equals("Goodbye!\n")) {
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 判断读取客户端输入内容的 InputStreamReader 是否可以读取
                if(clientDataReader.ready()) {
                    // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取
                    // 清空客户端读取字符的数组集合
                    clientDataList.clear();
                    // 声明客户端读取char变量
                    char clientDataReaderChar;
                    // 读取客户端输入内容的 InputStreamReader 可以读取，循环读取，将读取的内容存入数组集合，一次输入读取完成后ready()返回NO
                    while (clientDataReader.ready()) {
                        clientDataReaderChar = (char) clientDataReader.read();
                        clientDataList.add(clientDataReaderChar);
                    }
                    // 创建可变字符串 StringBuilder 对象
                    StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder();
                    for (Character cha :clientDataList){
                        dataReaderStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 将可变字符串 StringBuilder 对象 转为字符串 String 对象
                    String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString();
                    // 打印客户端输入内容
                    System.out.print(dataReaderString);
                    // 客户端输出Goodbye，跳出循环
                    if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!\n")) {
                        break;
                    }
                }
            }while (true);
            // 关闭此套接字
            server.close();
            System.out.println("套接字已关闭");
        }catch(SocketTimeoutException s) {
            // Socket超时
            System.out.println("Socket timed out!");
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String [] args) {
        int port = Integer.parseInt("6066");
        try {
            Thread t = new GreetingServer(port);
            t.run();
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

先运行服务端程序，再运行客户端程序，打印如下：

方法实例：

获取指定主机的IP地址：

使用 InetAddress 类的 InetAddress.getByName() 方法来获取指定主机（网址）的IP地址：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        InetAddress address = null;
        try {
            // 在给定主机名称的情况下，确定主机的IP地址
            address = InetAddress.getByName("www.juejin.cn");
        }
        catch (UnknownHostException e) {
            System.exit(2);
        }
        // 输出取此IP地址的主机名与IP地址字符串
        System.out.println(address.getHostName() + " = " + address.getHostAddress());
        System.exit(0);
    }
}

// 以上程序执行结果为：
// www.juejin.cn = 111.132.34.239

查看端口是否已使用：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("端口是否真正在使用：" + isSocketAliveUitlitybyCrunchify("www.juejin.cn",80));
    }

    
    public static boolean isSocketAliveUitlitybyCrunchify(String hostName, int port) {
        // 主机端口是否已使用，默认否
        boolean isAlive = false;
        // 超时设置，单位毫秒
        int timeout = 2000;

        // 创建一个套接字
        SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(hostName, port);
        Socket socket = new Socket();
        System.out.println("主机名: " + hostName + ", 主机端口: " + port);

        try {
            // 将此套接字连接到服务器
            socket.connect(socketAddress, timeout);
            // 关闭此套接字
            socket.close();
            // 连接未发生异常，说明主机端口是使用的
            isAlive = true;

        } catch (SocketTimeoutException exception) {
            System.out.println("套接字超时异常 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage());
        } catch (IOException exception) {
            System.out.println(
                    "IO异常 - 无法连接到 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage());
        }
        // 返回主机端口是否已使用的结果
        return isAlive;
    }
}

// 以上程序执行结果为：
// 主机名: www.juejin.cn, 主机端口: 80
// 端口是否真正在使用：true

获取本机ip地址及主机名：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress addr = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("本地主机地址: " + addr.getHostAddress());
                String hostname = addr.getHostName();
        System.out.println("本地主机名: "+hostname);
    }
}

使用 Socket 连接到指定主机：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            InetAddress addr;
            Socket sock = new Socket("www.juejin.cn", 80);
            addr = sock.getInetAddress();
            System.out.println("连接到 " + addr);
            sock.close();
        } catch (java.io.IOException e) {
            System.out.println("无法连接 " + args[0]);
            System.out.println(e);
        }
    }
}

// 以上程序执行结果为：
// 连接到 www.juejin.cn/111.132.34.240

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本文标题: Java网络编程基础用法详解

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