第9章Java网络.ppt

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1、1,第9章 网络通信,2,主要内容,9.1 网络编程的基础知识 9.2 基于TCP协议网络程序设计 9.3 基于UDP协议网络程序设计 9.4 JApplet编程 9.5 基于分布模式的云计算系统,3,9.1 网络编程的基础知识,9.1.1 IP地址和端口号 9.1.2 套接字,4,9.1.1 IP地址和端口号,1、IP地址 网络中的每台计算机都必须有一个惟一的IP地址作为标识，这个数通常写作一组由“.”号分隔的十进制数。,5,9.1.1 IP地址和端口号,在J包中，IP地址由一个称作InetAddress的特殊的类来描述。这个类提供了三个用来获得一个InetAddress类的实例的静态方法。

2、这三个方法是： getLocalHost( )返回一个本地主机的IP地址。 getByName(String host )返回对应于指定主机的IP地址。 getAllByName(String host )对于某个主机有多个IP地址（多宿主机）可用于得到一个IP地址数组。 此外，对一个InetAddress的实例可以使用： getAddress( )获得一个用字节数组形式表示的IP地址。 getHostName( )作反向查询，获得对应于某个IP地址的主机名。,6,【例9-1】通过域名查找IP地址。,核心语句： try InetAddress zsm_address; zsm_address

3、=InetAddress.getByName(““); str=“思维论坛的IP地址为：“+zsm_address.toString(); catch(UnknownHostException e) str=“无法找到思维论坛“; ,7,【例9-2】查找本机IP地址。,核心语句： try InetAddress host_address； host_address=InetAddress.getLocalHost(); str=“本机的IP地址为：“+host_address.toString(); catch(UnknownHostException e) str=“本机没有安装网卡，无法找

4、到IP。“; ,8,9.1.1 IP地址和端口号,2、端口 我们用“端口号”来标识正在计算机上运行的进程（程序）。每个被发送的网络数据包也都包含有“端口号”，用于将该数据帧交给具有相同端口号的应用程序来处理。,9,9.1.1 IP地址和端口号,2、端口 端口号是一个整数，其取值范围为065535之间。由于同一台计算机上不能同时运行两个有相同端口号的进程。通常01023间的端口号作为保留端口号，用于一些网络系统服务和应用，用户的普通网络应用程序应该使用1024以后的端口号，从而避免端口号冲突。,10,9.1.1 IP地址和端口号,3、TCP与UDP协议 在网络中，有两个常用的协议，它们是“传输控

5、制协议”(Transmission Control Protocol，简称TCP)和“用户数据报协议”(User Datagram Protocol，简称：UDP)。 TCP是面向连接的通信协议，TCP提供两台计算机之间的可靠无差错的数据传输。 UDP是无连接通信协议，UDP不保证可靠数据的传输。,11,9.1.2 套接字,1、什么是套接字 在TCP/IP通信协议中，套接字（Socket）就是IP地址与端口号的组合。,如图所示，IP地址193.14.26.7与端口号13组成一个套接字。,12,9.1.2 套接字,1、什么是套接字 网络通信，准确地说，不能仅说成是两台计算机之间在通信，而是两台计

6、算机上执行的网络应用程序（进程）之间在收发数据。 当两个网络程序需要通信时，它们可以通过使用Socket类建立套接字连接。我们把呼叫方称为“客户端”，负责监听的一方称为“服务器端”。,13,9.1.2 套接字,2、客户端建立套接字Socket对象 在客户端使用socket类，建立向指定服务器IP和端口号连接的套接字,其构造方法是: Socket(host_IP, prot); 其中host_IP是服务器的IP地址，prot是一个端口号。 Socket主要方法有： getInputStream( )：获得一个输入流，读取从网络线路上传送来的数据信息。 getOutputStream( )：获得一

7、个输出流，用这个输出流将数据信息写入到网络“线路”上。,14,9.1.2 套接字,3、服务器端建立套接字Socket对象 在服务器端用ServerSocket类创建服务器Socket，ServerSocket类的构造方法为： ServerSocket(int port); 创建ServerSocket实例是不需要指定IP地址的，ServerSocket总是处于监听本机端口的状态。 ServerSocket类的主要方法： Socket accept(); 该方法用于在服务器端的指定端口监听客户机发起的连接请求，并与之连接,其返回值为Socket对象。,15,9.2 基于TCP协议网络程序设计,9

8、.2.1客户机/服务器模式 9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,16,9.2.1客户机/服务器模式,利用Socket方式进行数据通信与传输，大致有如下步骤： （1）创建服务器端ServerSocket，设置建立连接的端口号。 （2）创建客户端Socket对象，设置绑定的主机名称或IP地址，指定连接端口号。 （3）客户机Socket发起连接请求。 （4）建立连接。 （5）取得InputStream和OutputStream。 （6）利用InputStream和OutputStream进行数据传输。 （7）关闭Socket和ServerSocket。,17,18,【例9-3】远程数据通信示例，

9、本例由客户端程序和服务器程序两部分组成。,（1）客户端程序 （2）服务器端程序,19,9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,1、启动多个服务程序 我们可以在服务器端启动多个服务程序，等待客户机的连接请求，每个服务程序处理一个客户机数据，它们只是监听的端口号不同。显然，这个方案耗用资源太多。,20,9.2.2同时服务于多个客户的解决方案,2、应用多线程 在服务程序中应用多线程技术，不同的线程为不同的客户服务。主线程负责等待客户机的连接请求，各个线程负责网络连接，接收客户发送来的信息。,21,【例9-4】服务程序应用多线程技术同时处理多个客户机的连接请求。,（1）客户端程序 （2）服务器端程序,

10、22,9.3 基于UDP协议网络程序设计,9.3.1 基于UDP协议的数据报套接字 9.3.2 数据报的程序设计过程 9.3.3 广播数据报套接字,23,9.3.1 基于UDP协议的数据报套接字,TCP协议通过socket套接字建立一条虚电路。,TCP协议的socket,server,client,Datagram数据报,server,client,UDP数据报的每个数据包要包含目的地址和端口号.,24,在UDP中，要使用二个类： （1） DatagramSocket 类 发送时，用 send( )方法发送数据； 接收时，用 receive( )方法接收数据。 （2） DatagramPack

11、et 类 用于打包或拆包 发送时打包： 包由数据、接收地址、端口号组成； 接收时拆包： 取出包中的数据、接收地址、端口号。,25,9.3.2 数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤 （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(.SocketException e) socket

12、 绑定到一个本地的可用端口，等待接收客户的请求。,26,9.3.2 数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤 （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数组, 256字节长度); 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。,27,9.3.2 数据报的程序设计过程,1、服务器端发出报文的步骤

13、（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。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。 socket.send(packet); （10）关闭socket。 socket.close();,28,9.3.2 数据报的程序设计过程,2、客户端接收包的步骤 （1）定义数

14、据成员。 int port; InetAddress address; DatagramSocket socket; DatagramPacket packet; byte sendBuf = new byte256; （2）建立socket。 socket = new DatagramSocket(); （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.se

15、nd(packet);,29,9.3.2 数据报的程序设计过程,2、客户端接收包的步骤 （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,因此程序要设置时间限度) （5）处理接收到的数据。 String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength(); System.out.println(received);,30,数据报工作过程,建立数据报socket();,建立一个报文包packet,

16、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,31,【例9-5】一个简单的数据报示例。,（1）主机1（数据发送方）： （2）主机2（数据接收方）：,32,9.3.3 广播数据报套接字,我们把网络上的IP地址划分为A、B、C、D四类，它们是： A类地址为：0.0.0.0127.255.255.255 B类地址为：128.0.0.0191.255.255.255 C类地址为：192.0.0.0223.255.255.255 D类地址为：224.0.0.0239.255.255.255 广播数据报套接字就是利用网络系统保留的

17、D类地址进行发送和接收数据。一个D类地址称为一个广播组，把要广播或接收广播的主机都加入到同一个广播组中，即设置为相同的D类IP地址。,33,9.3.3 广播数据报套接字,在java中，广播数据报套接字为MulticastSocket类实现，MulticastSocket 是UDP协议 套接字DatagramSocket的子类 ，其构造方法为： （1）MulticastSocket() 创建多播套接字。 （2）MulticastSocket(int port) 创建多播套接字并将其绑定到指定端口。 MulticastSocket类的常用方法： （1）void joinGroup(InetAddr

18、ess mcastaddr) 加入多播组。 （2）void setTimeToLive(int ttl) 设置在此 MulticastSocket 上发出的多播数据包的默认生存时间，以便控制多播的范围。,34,【例9-6】一个广播数据报套接字的演示示例。,在这个例子中，一个主机不断地重复播发图像文件，加入到同一组的主机可以随时接收广播的数据内容。接收方接收信息后，将接收到的信息在窗体中显示出来。,（a） 信息发送方播发信息,（b） 显示接收到的信息内容(图像文件),35,9.4 JApplet编程,9.4.1 JApplet及常用方法 9.4.2 JApplet应用示例,36,9.4.1 JA

19、pplet及常用方法,JApplet是一个能够嵌入到HTML页面中并在浏览器中运行的Java程序。当使用浏览器对一个包含JApplet的Web页面进行浏览时，浏览器将从Web服务器下载JApplet程序到本地执行。,37,9.4.1 JApplet及常用方法,1、JApplet的主要特性 JApplet类是一个很特殊的容器，它Applet的子类，Applet是从Java的抽象窗口工具集类库（awt）中的Panel类扩展而来的，它将继承Panel的所有属性。因此，JApplet类具有容器的特性，在其内部可以放置swing组件。,38,9.4.1 JApplet及常用方法,2、JApplet的常用

20、方法,39,9.4.1 JApplet及常用方法,3、JApplet程序的一般形式 一个JApplet程序必须是JApplet的子类，它必须是public的。JApplet程序的一般形式为： import javax.JApplet.*; public 类名 extends JApplet public void init()； public void start()； public void stop()； public void destroy()； ,40,9.4.1 JApplet及常用方法,4、JApplet程序的运行 为了执行Applet，必须在HTML文档中使用特殊的标记，即标记

21、来调用Applet。例如： ,41,9.4.2 JApplet应用示例,【例9-7】在浏览器中运行JApplet程序。 1. import javax.swing.*; 2. public class Example9_7 extends JApplet 3. 4. public void init() 5. 6. JButton btn = new JButton(“确定“); 7. add(btn); 8. 9. ,编译这个源程序，得到一个Example9_7.class字节码文件。,42,使用记事本之类的文本编辑工具，编写一个HTML文件如下： 将这个超文本文件保存为e9_7.html，

22、并且与Example9_7.class在同一文件目录下。现在使用浏览器打开文件e9_7.html就可看到JApplet程序的运行结果。,43,【例9-8】用getImage()方法和drawImage()方法加载和显示图像。,核心语句： 9. public void init() 10. img = getImage(getDocumentBase(), getParameter(“img“); 11. 12. 13. public void paint(Graphics g) 14. g.drawImage(img, 0, 0, this); 15. ,44,【例9-9】在JApplet程序

23、中使用play()方法播放声音文件。,可以使用JApplet的静态方法编写播放.wav等格式的音频文件的程序。 1. import java.swing.*; 2. import java.awt.Graphics; 3. public class Example9_9 extends JApplet 4. public void paint(Graphics g) 5. g.drawString(“Listen to the music!“, 25, 25); 6. play(getDocumentBase(), “茉莉花.wav“); 7. 8. ,45,【例9-10】使用getAudio

24、Clip()方法播放声音文件。,用getAudioClip()方法建立的AudioClip对象可以处理声音： play() 开始播放； loop() 循环播放； stop() 停止播放。,46,9.5 基于分布模式的云计算系统,9.5.1 分布模式的云计算 9.5.2 简易云计算系统设计,47,9.5.1 分布模式的云计算,在传统的客户/服务环境中，一般有一个功能强大的计算机作为服务器为多个客户提供服务， 下面将讨论一种以客户端为核心、多个服务器为其提供服务的计算模式。这种客户/服务器方式的云计算非常适合分布式系统模型下实现，该模型可以分为3个角色：管理节点、子节点和客户端。管理节点和子节点构

25、成了云计算的服务器端，客户端通过对API的调用实现对云计算系统的访问，并通过API整合为不同的应用程序。,48,9.5.1 分布模式的云计算,在这种分布模型下，一个并行应用很容易使用这种客户/服务器模式来设计：一个客户可以将一个大的应用分成若干小的问题，这些小的问题可以由多个服务器程序(子节点)同时处理，所以服务器程序对相应问题求得解答后，再发送给客户机。客户机汇集所有从服务器程序发来的结果，然后再输出给用户。,49,9.5.1 分布模式的云计算,在具体实现这个模型的过程中，要将多个可用服务器(子节点)和它们的Internet域名保存在一个node.txt文件中，这个文件称为子节点配置文件，由

26、客户程序存取它。 客户机同时还要读取另一个文件root.txt，称为用户配置文件，它包括用户定义的应用参数。 子节点配置文件node.txt和用户配置文件root.txt构成管理节点。,50,9.5.1 分布模式的云计算,基于分布模式的云计算系统,51,9.5.2 简易云计算系统设计,下面设计一个简易云计算系统，该系统实现由多台服务器共同完成n 阶矩阵的乘法运算任务。 1、系统结构,52,53,9.5.2 简易云计算系统设计,2、设计示例 我们现在用C/S结构求解矩阵乘法问题。假定有多台计算机处于WAN中并使用TCP/IP进行通信。使用一个客户和几个服务器求解n * n的“大型”矩阵乘法问题。

27、客户通过子节点配置文件“node.txt”中获取所有的服务器程序必要的信息。如服务器的个数、IP地址或主机名。例如，node.txt文件中的内容为： 3 192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.1.3 表示有三个子节点及相应的IP地址。,54,9.5.2 简易云计算系统设计,然后建立与所有服务的Scoket连接和I/O流。客户从用户配置文件“root.txt”获得矩阵维数N的值，再创建三个矩阵A，B，C，并输入A，B的值，在客户端对任务进行分解，并向每个节点发送一个子任务。这个任务要求每个服务程序收到这个请求之后，完成计算并把结果返回客户。而客户等待各子节点的回复，并将

28、计算结果拼接起来，组成矩阵C。最后，客户将得到结果矩阵C返回给用户。,55,【例9-11】 简易云计算系统计算矩阵乘法。,（a）子节点,（b）客户机端,56,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,57,小结,环回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,58,本文来自于中国信息网,您身边的一站式生活专家！,中国信息网 http:/ 中国信息网论坛频道http:/ 中国信息网分类信息频道http:/ 中国信息网美女频道http:/