第10章 网络编程补充案例.docx
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第10章网络编程补充案例
第十章补充案例
案例10-1使用InetAddress类获取与IP信息
一、案例描述
1、考核知识点
编号:
00110004
名称:
InetAddress类
2、练习目标
Ø掌握InetAddress类的相关API
Ø掌握如何使用InetAddress类中的方法获取计算机的主机名和IP地址等信息。
3、需求分析
InetAddress类中提供了一系列与IP地址相关的方法,利用这些方法可以获取到指定计算机的主机名、IP地址以及连接状态等信息。
为了让初学者掌握InetAddress类中常用方法的使用,本案例将针对如何通过InetAddress类中的方法获取计算机的IP地址、主机名等功能进行演示。
4、设计思路(实现原理)
1)编写Example01类。
2)在main()方法中,通过InetAddress类的静态方法getLocalHost()创建实例对象,并通过该对象完成获取计算机主机名和计算机IP地址的操作。
3)分别将获取到的主机名和IP地址输出。
二、案例实现
import.InetAddress;
import.UnknownHostException;
publicclassExample01{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsUnknownHostException{
//获取本机的IP地址
InetAddressaddress=InetAddress.getLocalHost();
//以字符串形式返回IP地址
Stringip=address.getHostAddress();
//获取此IP地址的主机名
Stringname=address.getHostName();
System.out.println("本机的ip地址是:
"+ip);
System.out.println("本机的hostName是:
"+name);
}
}
运行结果如图10-1所示。
图10-1运行结果
三、案例总结
1、InetAddress类用于封装一个IP地址,并提供了一系列与IP地址相关的方法,其中,getByName(Stringhost)方法表示获取指定主机的IP地址,常用于获取远程计算机的IP信息,isReachable(inttimeout)方法表示判断指定的时间内IP地址是否可以到达,常用于测试网络是否通畅。
2、InetAddress类的getHostName()方法是用来获取IP地址的主机名,而为什么有的时候获取到的不是主机名而是域名?
案例10-2UDP网络程序
一、案例描述
1、考核知识点
编号:
00110006
名称:
DatagramPacket类和DatagramSocket类
2、练习目标
Ø掌握DatagramPacket类和DatagramSocket类的作用
Ø掌握如何使用DatagramPacket类和DatagramSocket类通过编写简单的UDP程序。
3、需求分析
DatagramPacket用于封装UDP通信中发送或者接收的数据,DatagramSocket类用于发送和接收DatagramPacket数据包。
为了让初学者掌握这两个类的作用,本案例将通过DatagramPacket类和DatagramSocket类实现简单的数据通信,并通过观察两个命令行窗口中数据输出的先后顺序,从而掌握UDP网络程序中接收端和发送端的执行原理。
4、设计思路(实现原理)
1)编写数据接收类ReceiveDemo,在ReceiveDemo类中创建接收端的Socket服务对象,并依次编写创建数据包、调用接收方法、解析数据包并向命令行输出内容,释放资源等操作。
2)编写数据发送类SendDemo,在SendDemo类中创建发送端的Socket服务对象,并依次编写创建数据包,打包数据、发送数据、释放资源等操作。
3)依次执行ReceiveDemo和SendDemo类,观察命令行输出变化。
二、案例实现
UDP网络程序中接受数据端,代码如下:
importjava.io.IOException;
import.DatagramPacket;
import.DatagramSocket;
import.InetAddress;
publicclassReceiveDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
//创建接收端Socket服务对象
DatagramSocketds=newDatagramSocket(12306);
//创建数据包(接收容器)
byte[]bys=newbyte[1024];
DatagramPacketdp=newDatagramPacket(bys,bys.length);
System.out.println("接受数据服务已打开,等待接受数据");
//调用接收方法
ds.receive(dp);
//解析数据包,把数据显示在控制台
InetAddressaddress=dp.getAddress();
Stringip=address.getHostAddress();
byte[]bys2=dp.getData();
intlength=dp.getLength();
Strings=newString(bys2,0,length);
System.out.println(ip+"***"+s);
System.out.println("接受数据完毕,接受数据服务关闭");
//释放资源
ds.close();
}
}
UDP网络程序中发送数据端,代码如下:
importjava.io.IOException;
import.DatagramPacket;
import.DatagramSocket;
import.InetAddress;
publicclassSendDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
//创建发送端Socket服务对象
DatagramSocketds=newDatagramSocket();
//创建数据,并把数据打包
Stringstr="hello,udp,我来了";
byte[]bys=str.getBytes();
intlength=bys.length;
InetAddressaddress=InetAddress.getByName("127.0.0.1");
intport=12306;
DatagramPacketdp=newDatagramPacket(bys,length,address,port);
System.out.println("发送数据服务已打开");
System.out.println("发送数据是:
"+str);
//发送数据
ds.send(dp);
System.out.println("发送完毕,关闭服务");
//释放资源
ds.close();
}
}
运行接受端程序,运行结果如图10-2所示。
图10-2运行结果
运行发送端程序,运行结果如图10-3所示。
图10-3运行结果
观察接受端控制台的输出,运行结果如图10-4所示。
图10-4运行结果
从图10-2中可以看出,当运行ReceiveDemo类时,程序会在receive()方法处停顿,并一直处于停滞状态。
当运行SendDemo类时,ReceiveDemo类中的receive()方法接受到了数据,并向下执行直到程序结束。
三、案例总结
1、在创建发送端的DatagramSocket对象时,可以不指定端口号,而案例中指定端口号目的就是,为了每次运行时接收端的getPort()方法返回值都是一致的,否则发送端的端口号由系统自动分配,接收端的getPort()方法的返回值每次都不同。
2、运行例程ReceiveDemo,有时会出现如图10-5所示的异常。
图10-5运行结果
出现图中所示的情况,是因为在一台计算机中,一个端口号上只能运行一个程序,而我们编写的UDP程序所使用的端口号已经被其它的程序占用。
遇到这种情况,可以在命令行窗口输入"netstat-anb"命令来查看当前计算机端口占用情况,具体如图10-6所示。
图10-6端口占用情况
案例10-3多线程的UDP网络程序
一、案例描述
1、考核知识点
编号:
00110007
名称:
UDP案例
2、练习目标
Ø通过编写多线程的UDP网络程序,掌握如何在单个窗口中实现接收与发送数据。
3、需求分析
在上一个案例中,通过两个命令行窗口输出数据让我们初步了解了单线程的UDP网络程序,为了让初学者更加直观和深入的掌握网络编程,本案例将整合多线程技术,在同一个命令行窗口中同时实现接收和发送数据的功能。
4、设计思路(实现原理)
1)编写数据接收类ReceiveThread,该类实现了Runnable接口,重写run()方法实现不断接受客户端发送数据的功能。
2)编写数据发送类SendThread,该类同样实现了SendThread接口,重写run()方法实现通过键盘录入数据,将数据向接收端发送的功能。
3)编写测试类Example02,在main()方法中,同时启动接收端和发送端程序。
二、案例实现
UDP网络程序中接受数据端,代码如下:
importjava.io.IOException;
import.DatagramPacket;
import.DatagramSocket;
publicclassReceiveThreadimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
//创建接收端Socket对象
DatagramSocketds=newDatagramSocket(10086);
//创建数据包
while(true){
byte[]bys=newbyte[1024];
DatagramPacketdp=newDatagramPacket(bys,bys.length);
//接收数据
ds.receive(dp);
//解析数据
Stringip=dp.getAddress().getHostAddress();
Strings=newString(dp.getData(),0,dp.getLength());
System.out.println("接收端:
从"+ip+"主机接收到的数据是:
"+s);if("bye".equals(s)){
System.out.println("******聊天室关闭******");
ds.close();
break;
}
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
UDP网络程序中发送数据端,代码如下:
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.IOException;
importjava.io.InputStreamReader;
import.DatagramPacket;
import.DatagramSocket;
import.InetAddress;
publicclassSendThreadimplementsRunnable{
publicvoidrun(){
try{
//创建发送端Socket对象
DatagramSocketds=newDatagramSocket();
//封装键盘录入
BufferedReaderbr=newBufferedReader(newInputStreamReader(
System.in));
//创建数据,并打包
Stringline=null;
while((line=br.readLine())!
=null){
byte[]bys=line.getBytes();
DatagramPacketdp=newDatagramPacket(bys,bys.length,
InetAddress.getByName("172.16.26.21"),10086);
ds.send(dp);
if("bye".equals(line)){
//释放资源
br.close();
ds.close();
break;
}
}
//释放资源
br.close();
ds.close();
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
编写测试类Example02,代码如下:
publicclassExample02{
publicstaticvoidmain(String[]args){
SendThreadst=newSendThread();
ReceiveThreadrt=newReceiveThread();
Threadt1=newThread(st);
Threadt2=newThread(rt);
t1.start();
t2.start();
}
}
运行Example02,依次键入“helloitcast”和“bye”后,结果如图10-7所示。
图10-7运行结果
从图10-7中可以看出,Example02类实现了在一个命令行窗口中同时发送和接收数据的功能。
并且当发送端发送“bye”时,程序结束。
三、案例总结
1、在网络程序中,为了保证程序的稳定性,服务器一般不会轻易关闭,所以在编写服务端时,通常不会编写关闭服务端的代码。
2、UDP之所以是一种不可靠的网络协议,是因为UDP排除了信息可靠传递机制,将安全和排序等功能移交给上层应用来完成,极大降低了执行时间,使速度得到了保证。
思考:
既然UDP一直被业内称为不可靠的网络协议。
但是,自1980年发布以来,UDP协议仍然继续在主流应用中发挥着作用。
那么,请想一想身边有哪些应用程序使用的是UDP协议。
案例10-4TCP网络程序
一、案例描述
1、考核知识点
编号:
00110008/00110009
名称:
ServerSocket类/Socket类
2、练习目标
Ø通过编写简单的TCP程序,掌握ServerSocket、Socket类的具体用法。
3、需求分析
ServerSocket用于负责监听某台计算机的某个端口号接收来自客户端的请求,是网络程序中的服务器端,Socket用于根据指定的IP地址和端口号向ServerSocket端交互,是网络程序中的客户端。
为了让初学者掌握这两个类的作用,本案例将通过ServerSocket类和Socket类实现简单的数据通信,并通过观察两个命令行窗口中数据输出的先后顺序,从而增加对TCP网络程序中客户端和服务端的执行原理。
4、设计思路(实现原理)
1)编写服务器端类ServerDemo,在ServerDemo类中创建服务器端ServerSocket对象,并依次编写监听连接、获取输入流,打印读取数据,释放资源等操作。
2)编写客户端类ClientDemo,在ClientDemo类中创建客户端Socket对象,并分别编写建立连接、获取输出流,释放资源等步骤。
3)依次执行ServerDemo和ClientDemo类,观察命令行输出变化。
二、案例实现
TCP网络程序中服务端,代码如下:
importjava.io.IOException;
importjava.io.InputStream;
import.ServerSocket;
import.Socket;
publicclassServerDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
//创建服务器端Socket对象
ServerSocketss=newServerSocket(10010);
System.out.println("服务端已开启,等待客户端发送数据。
");
//监听连接
Sockets=ss.accept();//阻塞
//获取输入流,读取数据,并显示
InputStreamis=s.getInputStream();
byte[]bys=newbyte[1024];
intlen=is.read(bys);//阻塞
Stringclient=newString(bys,0,len);
System.out.println(client);
//释放资源
System.out.println("已接收客户端发送的数据,服务端关闭。
");
s.close();
}
}
TCP网络程序中客户端,代码如下:
importjava.io.IOException;
importjava.io.OutputStream;
import.Socket;
publicclassClientDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
//创建客户端的Socket对象,建立连接
Sockets=newSocket("172.16.26.21",10010);
System.out.println("客户端已打开,等待发送数据。
");
//获取输出流,写数据即可
OutputStreamos=s.getOutputStream();
os.write("hello,tcp,我来了".getBytes());
//释放资源
System.out.println("发送完毕,关闭客户端服务。
");
s.close();
}
}
首先开启服务端程序,运行结果如图10-8所示。
图10-8运行结果
然后开启客户端程序,运行结果如图10-9所示。
图10-9运行结果
此时,再观察服务端控制台的输出,运行结果如图10-10所示。
图10-10运行结果
三、案例总结
1、在使用TCP协议编写网络程序时,服务端和客户端的端口号必须保持一致,否则会出现下列错误。
图10-11
2、通过学习UDP网络程序和TCP网络程序,会发现了他们都能实现数据的交互,那么他们有什么区别呢?
UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。
TCP协议中包含了专门的传递保证机制,当数据接收方收到发送方传来的信息时,会自动向发送方发出确认消息;发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息,否则将一直等待直到收到确认信息为止。
与TCP不同,UDP协议并不提供数据传送的保证机制。
如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失,协议本身并不能做出任何检测或提示。
因此,通常人们把UDP协议称为不可靠的传输协议。
3、除了数据的安全性和完整性以外,TCP和UDP还有以下几点不同之处。
●有序数据传输
●重发丢失的数据包
●舍弃重复的数据包
●无错误数据传输
●阻塞/流量控制
●面向连接(确认有创建三方交握,连接已创建才作传输。
)
案例10-5使用TCP网络程序上传图片
一、案例描述
1、考核知识点
编号:
00110011
名称:
TCP案例—文件上传
2、练习目标
Ø掌握如何使用TCP协议完成文件的网络传输功能。
3、需求分析
由于TCP网络程序能够保证传输数据的完整性和安全性,所以大部分的服务器都会采用TCP协议来实现文件上传的功能。
为了让初学者掌握如何使用TCP协议完成文件上传功能,本案例将通过使用TCP网络协议,实现图片上传的功能。
4、设计思路(实现原理)
1)编写服务器类PicUploadServer,该类包含一个Socket类型的私有属性,并提供了该属性的有参构造方法。
PicUploadServer类实现Runnable接口,重写run()方法,在run()方法内读取客户端上传的图片,并将图片存入服务器指定文件夹中。
2)编写客户端类PicUpLoadClient,该类实现了读取指定图片,向指定端口发送图片数据的功能。
3)编写测试类Example03,在main()方法中,通过指定的端口号创建ServerSocket对象,并编写死循环,在死循环中,通过ServerSocket对象获取Socket对象,并开启线程服务。
二、案例实现
TCP网络程序中服务端,代码如下:
importjava.util.*;
importjava.io.*;
import.*;
classPicUploadServerimplementsRunnable{
//包含Socket类型的私有属性
privateSockets;
//包含Socket对象的有参构造函数
PicUploadServer(Sockets){this.s=s;}
publicvoidrun(){
try{
Filedir=newFile("d:
\\upload");
if(!
dir.exists()){
dir.mkdirs();
}
Stringfilename=dir+File.separator+System.currentTimeMillis()+
"itcast