北京大学JAVA讲义__第八章 网络功能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第8章网络功能,北京大学计算机系,代亚非,第8章网络功能,8.1,Java,与,internet,8.2,使用,URL,8.3,访问,cgi,8.4 URL,连接,8.5,Socket,8.6 internet,应用,8.7,数据报,8.8,JDBC,8.9,小结,2,8.1,Java,与网络,Java,语言取得成功的领域之一就是网络,(其他语言)数页代码-(,Java),一条语句,TCP/IP(,传输控制协议/网间协议)是,internet,的主要协议,定义了计算机和外设进行通信所使用的规则(应用层,传输层,网络层,链路层).,大多数基于,internet,的应用程序被看作,TCP/IP,协议的上一层. 如 :,ftp, http, smtp, pop3, telnet, nntp,等,IP,地址:,TCP/IP,网络中的每台计算机都有唯一的地址-,IP,地址.,在,Java,中,有一个用来存储,internet,地址的类叫,InetAddress,.,3,8.1,Java,与网络,例:获取本机的,IP,地址,import .*;,public class getLocalHostTest, public static void main(), InetAddress myIP=null;,try myIP=InetAddress.,getLocalHost();,catchUnknowHostException e),System.out.println(myIP);,创建,inetAddress,类不用构造函数(不用,new),4,8.1,Java,与网络,下面的例子演示,java,如何根据域名自动到,DNS,上查找,IP,地址(与,DNS,服务器的连接减至一行),import .*;,public class getIP, public static void main(String args), InetAddress pku=null;,try pku=,InetAddress,.getByName(“”);,catch(UnknowHostException e) ,System.out.println(pku); ,5,8.1,Java,与网络,Java,提供的网络功能有三大类:,URL, Socket, Datagram.,URL,是三大功能中最高级的一种,通过,URL Java,程序可以直接送出或读入网络上的数据.,Socket,是传统网络程序最常用的方式,可以想象为两个不同的程序通过网络的通信信道.,Datagram,是更低级的网络传输方式,它把数据的目的纪录在数据包中,然后直接放在网络上.,6,URL,Java,程序,DataInputStream,8.2 使用,URL,8.2.3 通过,URL,读取,WWW,服务器上的数据,将,URL,位置的数据转成一个数据流,URL url=new ( line=data.readLine(),while（line！=null） line=data.readLine(),7,8.2 使用,URL,例:从给定的位置中读数据(,ReadURLData.prj),/,connect, ,action,URL url,Button,Frame,主类,str=a.getText(),b=url.openStream(),TextArea c,line_str=b.readLine(),c.appendText(line_str);,TextField a,URL url=new URL(str),DataInputStream b,8,8.2 使用,URL,public boolean action(Event evt, Object arg), try,String line;,String str=textfield.getText();,url=new URL(str);,data=new DataInputStream(url.,openStream,();,while(line=,data.readLine,()!=null),textarea.appendText(line); ,data.close();,catch(MalformedURLException me),System.out.println(Error URL);,catch(IOException ie),System.out.println(Error IO);,return true;,9,欢迎来访,你是第 个来访者!,1,2,7,你是第,个来访者,客户端,HTML,服务器端,CGI,程序,num+,img,cgi,程序名,8.3 访问,cgi,起始页上的计数器及,cgi,程序(,script),10,8.3 访问,cgi,send,reset,Your name,数据库,服务器,Web,服务器,cgi,程序,form,11,8.3 访问,cgi,cgi,(,公共网关)程序可以用任何一种变成语言来写.,cgi,将,web,与外部程序连接起来（数据库查询等）,cgi,程序要放在指定的目录下,cgi,-bin,目录.,cgi,通常以,GET,或,POST,接收数据,12,8.3 访问,cgi,从小应用中运行,CGI,程序(,GET),Socket,runcgi,=new,Socket(“www.,jamsa,.com”,80);,OutputStream os,=,runcgi,.,getOutputStream,();,PrintStream ps,=new,PringtStream,(,os,);,ps,.,println,(“GET/,cgi,-bin/,testcgi,? arg1=val1,http:/?,13,8.3 访问,cgi,get,方法把数据作为命令行中的参数传递给此,cgi,(,适用于少量参数的情况),Java,cgi,程序通过,main,方法的串参数接受命令行.,C,cgi,程序通过访问环境变量中的查询串,QUERY_STRING,来获得查询串中的信息.,例如在,C,程序中:,char *,str,;,str,=,getevn,(QUERY_STRING);,14,8.3 访问,cgi,import,java,.,io,.*; import,java,.net.*;,public class test_,cgi, public static void main(String,args,) throws Exception, URL,url,= new URL,(http:/pact518.hit.,edu,.,cn,/,wangqb,/CGI-,BIN/test_2.,cgi,?012345678);,URLConnection,connection =,url,.,openConnection,();,#include ,stdio,.h”,main(), char *Query_String;,Query_String =,getenv,(QUERY_STRING);,/*treatment*/,15,8.3 访问,cgi,从小程序中运行,CGI,程序(,post),post,方法通过标准输出向,cgi,传送参数(适合参数,较多的情况),用,post,方法要有数据输出流,Socket,runcgi,=new Socket(“www.,jamsa,.com”,80);,建立,socket,连接,DataOutputStream ds,=,runcgi,.,getOutputStream,();,建立输入流,ds,.println(“POST/cgi-bin/guestbook.pl”);,运行,cgi,程序,16,8.3 访问,cgi,通知发送的数据类型,ds,.,println,(“Content-type:plain/text”);,通知发送的数据长度,String data=“Hello world”,ds,.,println,(“Content-length”+data.length+”n”);,发送数据,ds,.,println,(data);,17,8.3 访问,cgi,cgi,接收,post,方法送来的数据,就像从标准输入读数据一样.,getchar();gets();(C,语言的情况)(要建立数据流),cgi,返回数据时要指明数据类型等信息:,printf(“Content-type:text/plainnn”);,或,printf(“Content-type:text/htmlnn”);,或,printf(“Content-type:image/gifnn”);,cgi,规定服务器与外部程序交换信息的协议.,18,8.3 访问,cgi,String count_srt,URL url=new,URL(“http:/202.118.239.38/cgi-bin/count.cgi”);,DataInputStream data=new,DataInputStream(url.openStrean();,count_str=data.readLine();(,此处读入的是,cgi,程序的输出,),g.drawstring(“You are the “+count_str+ ”visitor”);,返回结果,DataInputStream,客户端,java,程序,服务器端,cgi,程序,URL,连接,19,8.4,URL,连接,URL,双向通信(,URLConection),URLConnection,是一个一,http,为中心的类,1. 建立连接,URL url=new URL(“ 从服务器读数据,DataInputStream,inStream=new,DataInputStream,(con.getInputStream();,inStream,.readLine();,从,URL,中得到的输出流通常与一个,CGI,程序结合一起工作,客户端,java,程序,DataOutputStream,DataInputStream,CGI,程序,STDIN,STDOUT,服务器,(,排序,sort.cgi),connectiuon,getchar,(),putchar,(),21,8.4,URL,连接,URLConnection,同时支持,get,和,post,两种机制一般的格式.,缺省情况下位,post method,方式,URL,和,URLConnection,的区别在于前者代表一个资源的位置,后者代表一种连接,下面的例子中,Java,程序访问,cgi,程序,并传给它10个数据,cgi,程序胡接收后,排序,并传送回来.,连接的建立、数据流的建立、,java,如何发数据、如何接收数据、,cgi,程序如何发送和接收,22,8.4,URL,连接,import,java,.,io,.*; import,java,.net.*;,public class test_,cgi,public static void main(String,args,) throws Exception, URL,url,= new,URL,(http:/pact518.hit.,edu,.,cn,/,wangqb,/,cgi,-bin/test.,cgi,);,URLConnection,connection =,url,.,openConnection,();,connection.,setDoOutput,(true);,PrintStream,out = new,PrintStream,(connection.,getOutputStream,();,out.,println,(0123456789);,out.close();,23,8.4,URL,连接,DataInputStream,in = new,DataInputStream,(connection.,getInputStream,();,String,inputLine,;,while (,inputLine,= in.,readLine,() != null),System.out.,println,(,inputLine,);,System.in .read ();,in.close();,24,8.4,URL,连接,#,include ,stdio,.h,main(),int,array10;,int,i,j,k;,printf,(Content-type:text/plain,nn,);,for(i=0;i=9;i+),arrayi=,getchar,();,/read data from,InputStream,for(i=0;i=8;i+), for(j=i;j=9;j+), if(arrayiarrayj), k=arrayj; arrayj=arrayi; arrayi=k; ,printf,(,nOutput,number!n);,for(i=0;i=9;i+),printf,(%c,arrayi); /write data to,OutputStream,25,8.5,Socket,8.3.1 什么是,socket?,Socket,是网络上运行的程序之间双向通信链路的最后终结点,网络服务,Mail,ftp,finger,20,telnet,数据结构,I/O,缓冲区,端口,21,23,客户程序,Socket,IP,port,IP,与端口的组合得出一个套接字,可以完全分辨,internet,上运行的程序,26,internet,服务,端口号,端口号,internet,服务,telnet 23 nntp 119,ftp 21 www 80,DNS 53 POP3 110,8.5,Socket,端口号:,TCP/IP,协议为每种服务定义了一个端口,当一台计算机上运行不同服务器程序时,根据端口号不同提供相应的服务.,端口号不是计算机上的物理连接器,它只是具有软件意义的假想端口,27,8.5,Socket,在服务器端通过指定一个用来等待的连接的端口号创建一个,ServerSocket,实例.,在客户端通过规定一个主机和端口号创建一个,socket,实例,连到服务器上.,ServerSocket,类的,accept,方法使服务器处于阻塞状态,等待用户请求,Socket,类和,ServerSocket,是基于,TCP,协议的,TCP,协议提供64个端口,256以内位保留端口.,28,8.5,Socket,在本地机器上测试网络程序用回送地址,Socket socket=new Socket(“127.0.0.1”,2525);,如果网络的一端已经关闭,另一端读到,null.,建立,socket,连接后,还应该建立输入输出数据流.,29,8.5,Socket,Server,ServerSocket,(port #),Server Socket.accept(),Socket(),OutputStream,InputStream,Close Socket,Client,Socket(host, port #),Attempt the connection,OutputStream,InputStream,Close Socket,30,8.5,Socket,下面的例子演示一个简单的服务器与客户的交互,即服务器等待,客户访问,相互通一次信息.,31,8.5,Socket,. 8.5,Socket,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,建立,socket,流,读客户 端信息,向用户发出一个字符串,创建,Socket,实例,定义数据成员,建立,socket,流,读,socket,流,(接收并显示),送用户名给,服务器,关闭流,waiting for user,127.0.0.1 1111,1111,login:,connetcting client.,java,提示用户登录成功,读,socket,流,User :java,Login successful,32,8.5,Socket,例:显示服务器与客户机间的通信(服务器端),PrintStream ps=null;,DataInputStream dis=null;,String username;,ServerSocket serverSocket=null;,Socket clientSocket=null;,try ,serverSocket=new,ServerSocket(1111);,catch (IOException e), System.out.println( “Error”+e);,System.exit(1);,try clientSocket=serverSocket.accept();,catch (IOException e),System.out.println(Accept failed.);System.exit(1);,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,33,8.5,Socket,.,ps=new PrintStream(clientSocket.getOutputStream();,dis=new,DataInputStream(clientSocket.getInputStream();,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,建立,socket,流,向客户发出登录要求,ps.println(login:); ps.flush();,34,8.5,Socket,ps.println(login sucessful); ps.flush();,System.out.println(username+ has logged off);,读客户 端信息,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,建立,socket,流,向用户发出登录要求,通知客户连接完毕,if (,username=dis.readLine()=null,),System.out.println(readLine returned null);,System.exit(1); ,System.out.println(Username:+username);,35,8.5,Socket,例:显示服务器与客户机间的通信(客户端,),创建,Socket,实例,PrintStream output;,DataInputStream input;,String string;,Socket socket=null;,定义数据成员,trysocket=new Socket(127.0.0.1,1111);,catch(IOException e),System.out.println(Error ”+e); return;,input=new DataInputStream(socket.getInputStream();,output=new PrintStream(socket.getOutputStream();,建立,socket,流,36,. 8.5,Socket,.,System.out.println(input.readLine();,创建,Socket,实例,定义数据成员,建立,socket,流,读,socket,流,(看到提示),System.in.read(bArray);,String s=new String(bArray,0);,output.println(s);,从键盘上读送用户,名送给服务器端,关闭流,socket.close();,input.close();,output.close();,System.out.println(Done);,System.out.println(input.readLine();,System.out.print(Logging off.);,读服务器反馈,37,. 8.5,Socket,. 8.5,Socket,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,建立,socket,流,读客户 端信息,向用户发送字符串,创建,Socket,实例,定义数据成员,建立,socket,流,读,socket,流,(看到提示),送用户名给,服务器,关闭流,waiting for user,127.0.0.1 1111,1111,login:,connetcting client.,java,提示用户登录成功,读,socket,流,User :java,Login successful,38,8.5,Socket,支持多客户,一种解决方案:,一台计算机上一次启动多个服务器程序,只要端口号不同.,myjavaclientAndServerTest,myserver myclient-f8.bat,myserver2myclient2-f9.bat,Server1(1111),client(2222),Server2(2222),client(1111),Computer 1,39,8.5,Socket,第二种方案:,(支持多客户),Server,client1,client2,serverthread,serverthread,将服务器写成多线程的,不同的线程为不同的客户服务.,main(),只负责循环等待,线程负责网络连接,接收客户输入的信息,40,8.5,Socket,.,客户1,客户2,服务器,线程(),线程2,线程( ),线程( ),41,. 8.5,Socket,创建服务器(端口号),定义数据成员,服务器等待,网络连接,建立,socket,流,读客户 端信息,提示用户输入客户名,创建,Socket,实例,定义数据成员,建立,socket,流,读,socket,流,(看到提示),送用户名给,服务器,关闭流,waiting for user,127.0.0.1 1111,1111,login:,connetcting client.,java,提示用户登录成功,读,socket,流,User :java,Login successful,42,8.5,Socket,public static void main(String args),ServerSocket serverSocket=null;,tryserverSocket=new ServerSocket(1111);,catch(Exception e),System.out.println(”Error”+e);System.exit(1);,while(true),Socket clientSocket=null;,System.out.println(waiting for users.);,try clientSocket=serverSocket.accept();,catch(IOException e),System.out.println(accept failed:+e);,new serverThread(,clientSocket,).start();,43,8.5,Socket,class serverThread extends Thread,DataInputStream,input; PrintStream output;,String user; Socket clientSocket;,serverThread(,Socket clientSocket,), this.clientSocket=clientSocket; ,public void run(), try input=new DataInputStream,(clientSocket.getInputStream();,output=System.out; user=input.readLine();,System.out.println(user+ Connected!);,catch(IOException e) ,try while(true) String string;,if(string=input.readLine()=null) break;,output.println(user+string); output.flush(); ,catch(Exception e) return; ,System.out.println(user+ has disconnected.);,try clientSocket.close(); input.close();,catch(Exception e) return; ,44,server,Hello 1076,Hello 1071,abc,WAIT GO,abc,WAIT GO,def,def,8.5,Socket,例:通过服务器交换信息(,exchangebyserver),45,8.5,Socket,.,服务器,(1111),accept,socket,客,户,IP client1,线程,客,户,IP client2,线程,服务器一端为了能接收多个客户的信息,它的输入流,输出流都是数组型的.,ServerSocket.accept(),等待用户连接,一旦连接上,则调用服务程序.,服务程序的主要内容是网络的读写,多客户的原因,网络读写的功能用多线程实现,因此将此部分功能单独分离出来,构成线程类,46,8.5,Socket,client1,client2,serviceRequest,server,ServerSocket,Socket,getOutputStream,getInputStream,reader.run,reader.run,服务器端,accept(),reader.start(),read_net_input,write_net_output(),47,client(),write.run,write_net_output(),read_net_input(),close_server(),客户端,writer.start(),paint(),socket,getLocalPort(),getInputStream,getOutputStream,服,务,器,8.5,Socket,48,8.7,Datagram,TCP/IP,传输层由两个并列的协议:,TCP,UDP.,一般套接字(,TCP),提供一个可靠的传输模型作为两个网络端点的字节流,有纠错能力.,UDP,没有保持的连接和数据流,数据报是一个网络上发送的独立信息,它的到达,到达时间,以及内容不能得到保证.,socket,server,client,datagram,server,client,49,8.7,Datagram,TCP,提供高可靠性服务,适用于一次要传输交换大量报文的情况,信道上传递的包不需要源地址和目的地址,UDP,提供高效率服务,适用于依次传输交换少量报文的情形 (如数据库查询),每个数据包要包含目的地址和端口号.,数据报文的使用以包为中心:打包,拆包.,J,包支持两种不同的在网络上送数据的方法:一般套接字和数据报文套接字.,50,8.7,Datagram,发出报文的标准步骤如下:,1. 定义数据成员,DatagramSocket socket;,DatagramPacket packet;,InetAddress address;(,用来存放接收方的地址),int port; ;(,用来存放接收方的端口号),2.,创建数据报文,Socket,对象,try socket=new DatagramSocket(1111);,catch(,java,.net.,SocketException,e) ,socket,绑定到一个本地的可用端口,等待接收客户的请求.,51,8.7,Datagram,3.,分配并填写数据缓冲区(一个字节类型的数组),byte,Buf,=new byte256;,存放从客户端接收的请求信息.,4.,创建一个,DatagramPacket,packet=new,DatagramPacket,(,buf, 256);,用来从,socket,接收数据,它只有两个参数,5.,服务器阻塞,socket.receive(packet);,在客户的请求报道来之前一直等待,52,8.7,Datagram,6.,从到来的包中得到地址和端口号,InetAddress,address=packet.,getAddress,();,int,port=packet.,getPort,();,7.,将数据送入缓冲区,或来自文件,或键盘输入,8. 建立报文包,用来从,socket,上发送信息,packet=new DatagramPacket,(buf,buf.length, address,port);,9.,发送数据包,10.,关闭,socket,socket.send(packet); socket.close();,53,8.7,Datagram,客户端接收包的步骤如下:,1.,定义数据成员,int port; InetAddress address;,DatagramSocket,socket;,DatagramPacket packet;,byte sendBuf=new byte256;,2.,建立,socket,socket=new,DatagramSocket,();,54,8.7,Datagram,3.,向服务器发出请求报文,address=InetAddress.getByName(args0);,port=parseInt(args1);,packet=new,DatagramPacket(sendBuf,256,address,port);,socket.send(packet);,这个包本身带有客户端的信息,4.,客户机等待应答,packet=new DatagramPacket(sendBuf,256);,socket.receive(packet);(,如果没有到就一直等待,因此实用程序要设置时间限度),55,8.7,Datagram,5,.,处理接收到的数据,String received=new String(packet.,getData,(),0);,System.out.,println,(received);,数据报套接字首先是强调发送方和接收方的区别,同时也指出服务器和客户之间的不同:,一个客户机必须事先知道服务器的地址和端口,以便进行出事连接,一个服务器从它接收到的数据报文中读取客户端的地址和端口.,56,8.7,Datagram,.,建立数据报,socket();,建立一个报文包,packet,等待请求报文,建立数据报,socket,建立一个请求包,发出请求,获得对方地址,构成信息包,发送出去,创建接收包,等待接收,57,8.8 小结,实现网络功能要靠,URL,类,URLConection,类,Socket,类和,DatagramSocket,类,网络上的数据传送是将网络连接转换成输入输出流,DataInputStream,和,DataOutputStream,(,PrintStream,),是网间流的载体.,URL,适用于,web,应用,如访问,http,服务器是高层服务,URLConection,的另一边通常是,cgi,程序,cgi,程序完成客户端与外部程序的交互,58,8.6 小结,向,cgi,传送数据有,get,和,post,两种方法,cgi,通过访问环境变量或读标准输入获得数据,回绕地址可用于在本地机器上调试网络程序,Socket,适用于面向连接的,可靠性要求高的应用,Datagram,适用于效率要求高的应用,Socket,是由,IP,和端口构成的一种网上通信链路的一端,Socket,通信要分别运行服务器和客户程序,服务器程序是多线程的,可处理多个客户的请求,59,作业,编写一个会话程序,要求:,会话双方可以自由通话,看到对方发来“,bye”,则退出,60,