Java高级篇（二）——网络通信
网络编程是每个开发人员工具相中的核心部分，我们在学习了诸多Java的知识后，也将步入几个大的方向，Java网络编程就是其中之一。
如今强调网络的程序不比涉及网络的更多。除了经典的应用程序，如电子邮件、Web浏览器和远程登陆外，大多数主要的应用程序都有某种程度的内质网络功能。比如我们最常使用的IDE（Eclipse/IDEA）与源代码存储库（GitHub等等）进行通信；再比如Word，可以从URL打开文件；又或者是我们玩的众多联机游戏，玩家实时相互对战等等。Java是第一个从一开始就为网络应用而设计的编程语言，最早的两个实用Java应用的程序之一就是Web浏览器，随着Internet的不断发展，Java成为了唯一适合构建下一代网络应用程序的语言。（节选自Java NetWork Programming——Elliotte Rusty Harold著）
一、Client/Server
为了实现两台计算机的通信，必须要用一个网络线路连接两台计算机。服务器（Server）是指提供信息的计算机或程序，客户机（Client）是指请求信息的计算机或程序，而网络用于连接服务器与客户机，实现两者相互通信。
下面我们看一个简单的通信例子。
如下的Server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。
1 import java.io.IOException; 2 import java.io.InputStreamReader; 3 import java.io.Reader; 4 import java.net.ServerSocket; 5 import java.net.Socket; 6 7 public class Server { 8 9 public static void main(String[] args) throws IOException {10 int port = 9999;11 12 System.out.println("-----------客户端启动-----------");13 14 ServerSocket server = new ServerSocket(port);15 Socket socket = server.accept();16 Reader reader = new InputStreamReader(socket.getInputStream());17 char chars[] = new char[1024];18 int len;19 StringBuilder builder = new StringBuilder();20 while ((len=reader.read(chars)) != -1) {21 builder.append(new String(chars, 0, len));22 }23 System.out.println("收到来自客户端的信息： " + builder);24 reader.close();25 socket.close();26 server.close();27 }28 29 }
如下的Client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。
1 import java.io.IOException; 2 import java.io.OutputStreamWriter; 3 import java.io.Writer; 4 import java.net.Socket; 5 import java.util.Scanner; 6 7 public class Client { 8 9 public static void main(String[] args) throws IOException {10 String host = "127.0.0.1";11 int port = 9999;12 13 System.out.println("-----------服务器启动-----------");14 15 Socket client = new Socket(host, port);16 Writer writer = new OutputStreamWriter(client.getOutputStream());17 Scanner in = new Scanner(System.in);18 writer.write(in.nextLine());19 writer.flush();20 writer.close();21 client.close();22 in.close();23 }24 25 }
先启动服务器，运行结果如下：
再运行客户端，并输入要发送的信息，如下：
此时Server就接收到了Client发送的消息，如下：
这就是一个简单的套接字通信了，具体分析见下方TCP。
二、TCP
TCP网络程序设计是指利用Socket类编写通信程序，具体实例参照上例。
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。
两台计算机间使用套接字建立TCP连接步骤如下：
- 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。
1. InetAddress
java.net包中的InetAddress类是与IP地址相关的类，利用该类可以获取IP地址、主机地址等信息。
InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost(); String localName = ip.getHostName(); //获取本地主机名String localIp = ip.getHostAddress(); //获取本地主机的ip地址
2. ServerSocket
java.net包中的ServetSocket类用于表示服务器套接字，其主要功能是等待来自网络上的“请求”，它可以通过指定的端口来等待连接的套接字（如上方实例中的9999）。
而服务器套接字一次可以与一个套接字连接，如果多台客户机同时提出连接请求，服务器套接字会将请求连接的客户机存入队列中，然后从中取出一个套接字，与服务器新建的套接字连接起来。若请求连接数大于最大容纳数，则多出的连接请求被拒绝。
ServerSocket的具体方法可参照API，这里只对accept()方法进行一个说明。调用accept()方法将返回一个与客户端Socket对象相连的Socket对象，服务器端的Socket对象使用getOutputStream()方法获得的输出流对象，将指向客户端Socket对象使用getInputStream()方法获得的输入流对象，反之亦然。
需要注意的是，accept()方法会阻塞线程的继续执行，直到接受客户的呼叫，如果没有客户呼叫服务器，那么下面的代码将不会执行。
三、UDP
用户数据包协议（UDP）是网络信息传输的另一种形式，基于UDP的通信与基于TCP的通信不同，UDP的信息传递更快，但不提供可靠的保证。
1. DatagramPacket
java.net包中的DatagramPacket类用来表示数据包，构造方法如下：
DatagramPacket(byte[] buf, int length) DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
上述构造方法中，第一种指定了数据包的内存空间和大小，第二种不仅指定了数据包的内存空间和大小，并且指定了数据包的目标地址和端口。
2. DatagramSocket
java.net包中的DatagramSocket类用于表示发送和接受数据包的套接字，构造方法如下：
DatagramSocket() DatagramSocket(int port) DatagramSocket(int port, InetAddress addr)
上述构造方法中，第一种创建数据包套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口，第二种创建数据包套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口，创建数据包套接字并将其绑定到指定的本机地址。
四、实例测试
下面写一个完整的实例，题目如下：
- 建立服务端程序，服务器端程序接收来自客户端的请求；
- 从网上下载程序，英语900句，每句占一行；
- 服务端读取该文件，保存到集合或者列表中；
- 建立客户端程序，使用”sentence: <编号#>，<编号#>”的格式发生数据。例如：发送”sentense:1,2,3” ， 服务端把相应编号的句子发送给客户端，并加以呈现；
- 客户端需要把服务端发送的句子保存起来，如果已经保存有相应的句子，将不再保存；
- 客户端需要把从服务端获取的数据存储到文件中。
1. 程序结构
2. Server.java
该类为客户端类。
1 import java.io.*; 2 import java.net.ServerSocket; 3 import java.net.Socket; 4 import java.util.ArrayList; 5 import java.util.List; 6 7 /** 8 *
9 * @author adamjwh10 *11 */12 public class Server {13 14 public static List<String> sentence;15 private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/English900.txt";16 17 public static void main(String[] args) throws IOException {18 sentence=new ArrayList<>();19 System.out.println("-----------服务器启动-----------");20 21 FileReader fileReader = new FileReader(filename);22 BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader);23 24 String inputLine = null;25 while ((inputLine = br.readLine()) != null) {26 sentence.add(inputLine);27 }28 29 ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);30 while(true){31 Socket sk =ss.accept();32 ServerThread st = new ServerThread(sk);33 st.start();34 }35 36 }37 }
2. Client.java
该类为服务器类。
import java.io.BufferedReader;import java.io.FileWriter;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PrintStream;import java.net.Socket;import java.util.Scanner;/**
*
* @author adamjwh
* */public class Client {
private static String filename = "src/com/adamjwh/jnp/ex6_2/result.txt";
public static void main(String[] args) { try {
Socket sk = new Socket("127.0.0.1", 9999);
System.out.println("-----------客户端启动-----------");
PrintStream ps = new PrintStream(sk.getOutputStream());
System.out.print("发送：");
Scanner sn = new Scanner(System.in);
String str = sn.nextLine();
ps.println(str);
InputStream is = sk.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
//写文件
FileWriter fw = new FileWriter(filename, true); //读文件
String result = new ReadFile().readFile(filename);
String s; while ((s = br.readLine()) != null) {
System.out.println("服务器推送：" + s); if(!result.contains(s)) {
fw.write(s + "\n");
}
}
sk.shutdownInput();
ps.close();
sk.close();
fw.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3. ServerThread
通过线程实现信息交互。
1 import java.io.*; 2 import java.net.Socket; 3 4 /** 5 *
6 * @author adamjwh 7 * 8 */ 9 public class ServerThread extends Thread{10 Socket sk;11 public ServerThread(Socket sk){12 this.sk= sk;13 }14 public void run() {15 BufferedReader br=null;16 try{17 br = new BufferedReader(new InputStreamReader(sk.getInputStream()));18 String line = br.readLine();19 System.out.println("客户端："+line);20 String[] split = line.split(":");21 String[] split1 = split[split.length - 1].split(",");22 sk.shutdownInput();23 24 OutputStream os = sk.getOutputStream();25 26 PrintStream bw = new PrintStream(os);27 28 //给客户端返回信息29 for(int i=0;i<split1.length;i++) {30 bw.print(Server.sentence.get(Integer.parseInt(split1[i])%Server.sentence.size())+"\n");31 }32 bw.flush();33 br.close();34 sk.close();35 }36 catch(IOException e){37 e.printStackTrace();38 }39 }40 }
4. 运行结果
先运行服务器
再运行客户端，并输入信息
服务器接收到客户端发来的请求
服务器将请求结果推送给客户端，这里客户端就获取到了它请求的第174句、第258句及第5句，并输出到文件中
这里的测试文件我测试到了162（也就是该文件的第15行），可以看到在文件中追加了两行新的句子（174和258），而第5句因为在之前已经出现过了（该文件的第1行），所以没有追加第5句，完成上述题目。
原文地址：http://blog.51cto.com/11436461/2104177