Java網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)用法詳解

更新時(shí)間：2023年05月11日 08:43:07 作者：無聲編碼器

網(wǎng)絡(luò)編程是指編寫運(yùn)行在多個(gè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)）的程序，這些設(shè)備都通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，本文將帶大家詳細(xì)了解Java的網(wǎng)絡(luò)編程，文中有相關(guān)的代碼示例,需要的朋友可以參考下

網(wǎng)絡(luò)編程是指編寫運(yùn)行在多個(gè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)）的程序，這些設(shè)備都通過網(wǎng)絡(luò)連接起來。java.net 包中 J2SE 的 API 包含有類和接口，它們提供低層次的通信細(xì)節(jié)。你可以直接使用這些類和接口，來專注于解決問題，而不用關(guān)注通信細(xì)節(jié)。

java.net 包中提供了兩種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持：

TCP：TCP（英語：Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，TCP 層是位于 IP 層之上，應(yīng)用層之下的中間層。TCP 保障了兩個(gè)應(yīng)用程序之間的可靠通信。通常用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，被稱 TCP / IP。
UDP：UDP （英語：User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議），位于 OSI 模型的傳輸層。一個(gè)無連接的協(xié)議。提供了應(yīng)用程序之間要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)。由于UDP缺乏可靠性且屬于無連接協(xié)議，所以應(yīng)用程序通常必須容許一些丟失、錯(cuò)誤或重復(fù)的數(shù)據(jù)包。

Socket 編程

套接字使用TCP提供了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信機(jī)制。客戶端程序創(chuàng)建一個(gè)套接字，并嘗試連接服務(wù)器的套接字。當(dāng)連接建立時(shí)，服務(wù)器會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Socket 對(duì)象?？蛻舳撕头?wù)器現(xiàn)在可以通過對(duì) Socket 對(duì)象的寫入和讀取來進(jìn)行通信。

java.net.Socket 類代表一個(gè)套接字，并且 java.net.ServerSocket 類為服務(wù)器程序提供了一種來監(jiān)聽客戶端，并與他們建立連接的機(jī)制。以下步驟在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間使用套接字建立TCP連接時(shí)會(huì)出現(xiàn)：

服務(wù)器實(shí)例化一個(gè) ServerSocket 對(duì)象，表示通過服務(wù)器上的端口通信。
服務(wù)器調(diào)用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務(wù)器上給定的端口。
服務(wù)器正在等待時(shí)，一個(gè)客戶端實(shí)例化一個(gè) Socket 對(duì)象，指定服務(wù)器名稱和端口號(hào)來請(qǐng)求連接。
Socket 類的構(gòu)造函數(shù)試圖將客戶端連接到指定的服務(wù)器和端口號(hào)。如果通信被建立，則在客戶端創(chuàng)建一個(gè) Socket 對(duì)象能夠與服務(wù)器進(jìn)行通信。
在服務(wù)器端，accept() 方法返回服務(wù)器上一個(gè)新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。

連接建立后，通過使用 I/O 流在進(jìn)行通信，每一個(gè)socket都有一個(gè)輸出流和一個(gè)輸入流，客戶端的輸出流連接到服務(wù)器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務(wù)器端的輸出流。TCP 是一個(gè)雙向的通信協(xié)議，因此數(shù)據(jù)可以通過兩個(gè)數(shù)據(jù)流在同一時(shí)間發(fā)送。

ServerSocket 類的方法

服務(wù)器應(yīng)用程序通過使用 java.net.ServerSocket 類以獲取一個(gè)端口，并且偵聽客戶端請(qǐng)求。ServerSocket 類有四個(gè)構(gòu)造方法：

序號(hào)	方法描述
1	public ServerSocket(int port) throws IOException，創(chuàng)建綁定到特定端口的服務(wù)器套接字
2	public ServerSocket(int port, int backlog) throws IOException，利用指定的 backlog 創(chuàng)建服務(wù)器套接字并將其綁定到指定的本地端口號(hào)
3	public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress address) throws IOException，使用指定的端口、偵聽 backlog 和要綁定到的本地 IP 地址創(chuàng)建服務(wù)器
4	public ServerSocket() throws IOException，創(chuàng)建非綁定服務(wù)器套接字

創(chuàng)建非綁定服務(wù)器套接字。如果 ServerSocket 構(gòu)造方法沒有拋出異常，就意味著你的應(yīng)用程序已經(jīng)成功綁定到指定的端口，并且偵聽客戶端請(qǐng)求。

ServerSocket 類的常用方法：

序號(hào)	方法描述
1	public int getLocalPort()，返回此套接字在其上偵聽的端口
2	public Socket accept() throws IOException，偵聽并接受到此套接字的連接，該方法將阻塞，直到建立連接為止
3	public void setSoTimeout(int timeout)，通過指定超時(shí)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 地址和端口號(hào)）

Socket 類的方法

java.net.Socket 類代表客戶端和服務(wù)器都用來互相溝通的套接字?？蛻舳艘@取一個(gè) Socket 對(duì)象通過實(shí)例化，而服務(wù)器獲得一個(gè) Socket 對(duì)象則通過 accept() 方法的返回值。Socket 類有五個(gè)構(gòu)造方法：

序號(hào)	方法描述
1	public Socket(String host, int port) throws UnknownHostException, IOException，創(chuàng)建一個(gè)流套接字并將其連接到指定主機(jī)上的指定端口號(hào)
2	public Socket(InetAddress host, int port) throws IOException，創(chuàng)建一個(gè)流套接字并將其連接到指定 IP 地址的指定端口號(hào)
3	public Socket(String host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException，創(chuàng)建一個(gè)套接字并將其連接到指定遠(yuǎn)程主機(jī)上的指定遠(yuǎn)程端口
4	public Socket(InetAddress host, int port, InetAddress localAddress, int localPort) throws IOException，創(chuàng)建一個(gè)套接字并將其連接到指定遠(yuǎn)程地址上的指定遠(yuǎn)程端口
5	public Socket()，通過系統(tǒng)默認(rèn)類型的 SocketImpl 創(chuàng)建未連接套接字

當(dāng) Socket 構(gòu)造方法返回，它實(shí)際上會(huì)嘗試連接到指定的服務(wù)器和端口，而并不是簡單的實(shí)例化了一個(gè) Socket 對(duì)象。

下面列出了一些感興趣的方法，注意客戶端和服務(wù)器端都有一個(gè) Socket 對(duì)象，所以無論客戶端還是服務(wù)端都能夠調(diào)用這些方法：

序號(hào)	方法描述
1	public void connect(SocketAddress host, int timeout) throws IOException，將此套接字連接到服務(wù)器，并指定一個(gè)超時(shí)值
2	public InetAddress getInetAddress()，返回套接字連接的地址
3	public int getPort()，返回此套接字連接到的遠(yuǎn)程端口
4	public int getLocalPort()，返回此套接字綁定到的本地端口
5	public SocketAddress getRemoteSocketAddress()，返回此套接字連接的端點(diǎn)的地址，如果未連接則返回 null
6	public InputStream getInputStream() throws IOException，返回此套接字的輸入流
7	public OutputStream getOutputStream() throws IOException，返回此套接字的輸出流
8	public void close() throws IOException，關(guān)閉此套接字

InetAddress 類的方法

這個(gè)類表示互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。下面列出了 Socket 編程時(shí)比較有用的方法：

序號(hào)	方法描述
1	static InetAddress getByAddress(byte[] addr)，在給定原始 IP 地址的情況下，返回 InetAddress 對(duì)象
2	static InetAddress getByAddress(String host, byte[] addr)，根據(jù)提供的主機(jī)名和 IP 地址創(chuàng)建 InetAddress
3	static InetAddress getByName(String host)，在給定主機(jī)名的情況下確定主機(jī)的 IP 地址
4	String getHostAddress() ，返回 IP 地址字符串（以文本表現(xiàn)形式）
5	String getHostName() ，獲取此 IP 地址的主機(jī)名
6	static InetAddress getLocalHost()，返回本地主機(jī)
7	String toString()，將此 IP 地址轉(zhuǎn)換為 String

Socket 通訊實(shí)例

客戶端實(shí)例：GreetingClient 是一個(gè)客戶端程序，該程序通過 socket 連接到服務(wù)器并發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，然后等待一個(gè)響應(yīng)。

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

public class GreetingClient {
    public static void main(String [] args)
    {
        //服務(wù)端主機(jī)名
        String serverName = "localhost";
        //服務(wù)端口號(hào)
        int port = Integer.parseInt("6066");
        try {
            // 輸出服務(wù)端主機(jī)名與端口號(hào)
            System.out.println("連接到主機(jī)：" + serverName + " ，端口號(hào)：" + port);
            // 創(chuàng)建 Socket 對(duì)象，并嘗試連接到指定的服務(wù)器和端口
            Socket client = new Socket(serverName, port);
            // 輸出此套接字連接的端點(diǎn)的地址
            System.out.println("遠(yuǎn)程主機(jī)地址：" + client.getRemoteSocketAddress());
            // 獲取此套接字的輸出流
            OutputStream outToServer = client.getOutputStream();
            // 使用此套接字的輸出流創(chuàng)建 DataOutputStream 輸出流
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(outToServer);
            // 以UTF-8編碼將字符串寫入基礎(chǔ)輸出流
            out.writeUTF("客戶端說：Hello from " + client.getLocalSocketAddress() + "\n");
            // 獲取此套接字的輸入流
            InputStream inFromServer = client.getInputStream();
            // 創(chuàng)建讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader
            InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8");
            // 創(chuàng)建讀取服務(wù)端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader
            InputStreamReader serverDataReader = new InputStreamReader(inFromServer,"UTF-8");
            // 創(chuàng)建存放在鍵盤讀取字符的數(shù)組集合
            ArrayList<Character> fingerboardList = new ArrayList<Character>();
            // 創(chuàng)建存放在服務(wù)端端讀取字符的數(shù)組集合
            ArrayList<Character> serverDataList = new ArrayList<Character>();
            do{
                // 判斷讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 是否可以讀取
                if(fingerboardReader.ready()){
                    // 讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取
                    // 清空 存放鍵盤讀取字符的數(shù)組集合
                    fingerboardList.clear();
                    // 聲明 鍵盤輸入char變量
                    char fingerboardInputChar;
                    // 讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取，循環(huán)讀取，將讀取的內(nèi)容存入數(shù)組集合，一次輸入讀取完成后ready()返回NO
                    while (fingerboardReader.ready()) {
                        fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();;
                        fingerboardList.add(fingerboardInputChar);
                    }
                    // 創(chuàng)建可變字符串 StringBuilder 對(duì)象
                    StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder();
                    // 拼接 存放鍵盤讀取字符的數(shù)組集合 中的字符組成字符串
                    for (Character cha :fingerboardList){
                        fingerboardStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 將可變字符串 StringBuilder 對(duì)象 轉(zhuǎn)為字符串 String 對(duì)象
                    String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString();
                    // 如果 轉(zhuǎn)換的字符串不是空的 并且不是一個(gè)換行符
                    if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("\n")) {
                        // 使用此套接字的輸出流寫出數(shù)據(jù)
                        out.writeUTF("客戶端說：" + fingerboardString);
                        // 如果輸出Goodbye!，跳出循環(huán)
                        if (fingerboardString.equals("Goodbye!\n")) {
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 判斷讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 是否可以讀取
                if(serverDataReader.ready()) {
                    // 讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取
                    // 清空客戶端讀取字符的數(shù)組集合
                    serverDataList.clear();
                    // 聲明客戶端讀取char變量
                    char serverDataReaderChar;
                    // 讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取，循環(huán)讀取，將讀取的內(nèi)容存入數(shù)組集合，一次輸入讀取完成后ready()返回NO
                    while (serverDataReader.ready()) {
                        serverDataReaderChar = (char) serverDataReader.read();
                        serverDataList.add(serverDataReaderChar);
                    }
                    // 創(chuàng)建可變字符串 StringBuilder 對(duì)象
                    StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder();
                    for (Character cha :serverDataList){
                        dataReaderStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 將可變字符串 StringBuilder 對(duì)象 轉(zhuǎn)為字符串 String 對(duì)象
                    String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString();
                    // 打印服務(wù)端輸入內(nèi)容
                    System.out.print(dataReaderString);
                    // 服務(wù)端輸出Goodbye，跳出循環(huán)
                    if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!\n")) {
                        break;
                    }
                }
            }while (true);
            // 關(guān)閉此套接字
            client.close();
        }catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服務(wù)端實(shí)例：GreetingServer 程序是一個(gè)服務(wù)器端應(yīng)用程序，使用 Socket 來監(jiān)聽一個(gè)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
    {
        // 創(chuàng)建服務(wù)端Socket對(duì)象
        this.serverSocket = new ServerSocket(port);
        // Socket超時(shí)時(shí)間，設(shè)置為0時(shí)無限制，超時(shí)引發(fā)SocketTimeoutException
        this.serverSocket.setSoTimeout(0);
    }

    public void run() {
        try {
            // 輸出此套接字在其上偵聽的端口
            System.out.println("等待遠(yuǎn)程連接，端口號(hào)為：" + serverSocket.getLocalPort() + "...");
            // 偵聽并接受到此套接字的連接，該方法將阻塞，直到建立連接為止
            Socket server = serverSocket.accept();
            // 輸出此套接字連接的端點(diǎn)的地址
            System.out.println("遠(yuǎn)程主機(jī)地址：" + server.getRemoteSocketAddress());
            // 使用此套接字的輸出流創(chuàng)建 DataOutputStream 輸出流
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(server.getOutputStream());
            // 以UTF-8編碼將字符串寫入基礎(chǔ)輸出流
            out.writeUTF("服務(wù)端說：謝謝連接我：" + server.getLocalSocketAddress() + "\n");
            // 創(chuàng)建讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader
            InputStreamReader fingerboardReader = new InputStreamReader(System.in,"UTF-8");
            // 創(chuàng)建讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader
            InputStreamReader clientDataReader = new InputStreamReader(server.getInputStream(),"UTF-8");
            // 創(chuàng)建存放在鍵盤讀取字符的數(shù)組集合
            ArrayList<Character> fingerboardList = new ArrayList<Character>();
            // 創(chuàng)建存放在客戶端讀取字符的數(shù)組集合
            ArrayList<Character> clientDataList = new ArrayList<Character>();
            do{
                // 判斷讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 是否可以讀取
                if(fingerboardReader.ready()){
                    // 讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取
                    // 清空 存放鍵盤讀取字符的數(shù)組集合
                    fingerboardList.clear();
                    // 聲明 鍵盤輸入char變量
                    char fingerboardInputChar;
                    // 讀取鍵盤輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取，循環(huán)讀取，將讀取的內(nèi)容存入數(shù)組集合，一次輸入讀取完成后ready()返回NO
                    while (fingerboardReader.ready()) {
                        fingerboardInputChar = (char)fingerboardReader.read();;
                        fingerboardList.add(fingerboardInputChar);
                    }
                    // 創(chuàng)建可變字符串 StringBuilder 對(duì)象
                    StringBuilder fingerboardStringBuilder = new StringBuilder();
                    // 拼接 存放鍵盤讀取字符的數(shù)組集合 中的字符組成字符串
                    for (Character cha :fingerboardList){
                        fingerboardStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 將可變字符串 StringBuilder 對(duì)象 轉(zhuǎn)為字符串 String 對(duì)象
                    String fingerboardString = fingerboardStringBuilder.toString();
                    // 如果 轉(zhuǎn)換的字符串不是空的 并且不是一個(gè)換行符
                    if(!fingerboardString.isEmpty() && !fingerboardString.equals("\n")) {
                        // 使用此套接字的輸出流寫出數(shù)據(jù)
                        out.writeUTF("服務(wù)端說：" + fingerboardString);
                        // 如果輸出Goodbye!，跳出循環(huán)
                        if (fingerboardString.equals("Goodbye!\n")) {
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 判斷讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 是否可以讀取
                if(clientDataReader.ready()) {
                    // 讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取
                    // 清空客戶端讀取字符的數(shù)組集合
                    clientDataList.clear();
                    // 聲明客戶端讀取char變量
                    char clientDataReaderChar;
                    // 讀取客戶端輸入內(nèi)容的 InputStreamReader 可以讀取，循環(huán)讀取，將讀取的內(nèi)容存入數(shù)組集合，一次輸入讀取完成后ready()返回NO
                    while (clientDataReader.ready()) {
                        clientDataReaderChar = (char) clientDataReader.read();
                        clientDataList.add(clientDataReaderChar);
                    }
                    // 創(chuàng)建可變字符串 StringBuilder 對(duì)象
                    StringBuilder dataReaderStringBuilder = new StringBuilder();
                    for (Character cha :clientDataList){
                        dataReaderStringBuilder.append(cha);
                    }
                    // 將可變字符串 StringBuilder 對(duì)象 轉(zhuǎn)為字符串 String 對(duì)象
                    String dataReaderString = dataReaderStringBuilder.toString();
                    // 打印客戶端輸入內(nèi)容
                    System.out.print(dataReaderString);
                    // 客戶端輸出Goodbye，跳出循環(huán)
                    if (dataReaderString.endsWith("Goodbye!\n")) {
                        break;
                    }
                }
            }while (true);
            // 關(guān)閉此套接字
            server.close();
            System.out.println("套接字已關(guān)閉");
        }catch(SocketTimeoutException s) {
            // Socket超時(shí)
            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();
        }
    }
}

先運(yùn)行服務(wù)端程序，再運(yùn)行客戶端程序，打印如下：

方法實(shí)例：

獲取指定主機(jī)的IP地址：

使用 InetAddress 類的 InetAddress.getByName() 方法來獲取指定主機(jī)（網(wǎng)址）的IP地址：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        InetAddress address = null;
        try {
            // 在給定主機(jī)名稱的情況下，確定主機(jī)的IP地址
            address = InetAddress.getByName("www.juejin.cn");
        }
        catch (UnknownHostException e) {
            System.exit(2);
        }
        // 輸出取此IP地址的主機(jī)名與IP地址字符串
        System.out.println(address.getHostName() + " = " + address.getHostAddress());
        System.exit(0);
    }
}

// 以上程序執(zhí)行結(jié)果為：
// 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));
    }

    /**
     * 判斷主機(jī)端口是否已使用
     *
     * @param hostName 主機(jī)名
     * @param port 主機(jī)端口
     * @return boolean - true/false
     */
    public static boolean isSocketAliveUitlitybyCrunchify(String hostName, int port) {
        // 主機(jī)端口是否已使用，默認(rèn)否
        boolean isAlive = false;
        // 超時(shí)設(shè)置，單位毫秒
        int timeout = 2000;

        // 創(chuàng)建一個(gè)套接字
        SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(hostName, port);
        Socket socket = new Socket();
        System.out.println("主機(jī)名: " + hostName + ", 主機(jī)端口: " + port);

        try {
            // 將此套接字連接到服務(wù)器
            socket.connect(socketAddress, timeout);
            // 關(guān)閉此套接字
            socket.close();
            // 連接未發(fā)生異常，說明主機(jī)端口是使用的
            isAlive = true;

        } catch (SocketTimeoutException exception) {
            System.out.println("套接字超時(shí)異常 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage());
        } catch (IOException exception) {
            System.out.println(
                    "IO異常 - 無法連接到 " + hostName + ":" + port + ". " + exception.getMessage());
        }
        // 返回主機(jī)端口是否已使用的結(jié)果
        return isAlive;
    }
}

// 以上程序執(zhí)行結(jié)果為：
// 主機(jī)名: www.juejin.cn, 主機(jī)端口: 80
// 端口是否真正在使用：true

獲取本機(jī)ip地址及主機(jī)名：

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

使用 Socket 連接到指定主機(jī)：

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("連接到 " + addr);
            sock.close();
        } catch (java.io.IOException e) {
            System.out.println("無法連接 " + args[0]);
            System.out.println(e);
        }
    }
}

// 以上程序執(zhí)行結(jié)果為：
// 連接到 www.juejin.cn/111.132.34.240

以上就是Java網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)用法詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java 網(wǎng)絡(luò)編程的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

您可能感興趣的文章: