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
掌握InetAddress类的相关API
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 https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.InetAddress;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.UnknownHostException;
public class Example01 {
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
//获取本机的IP地址
InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
//以字符串形式返回IP地址
String ip = address.getHostAddress();
//获取此IP地址的主机名
String name = 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(String host)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(int timeout)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
掌握DatagramPacket类和DatagramSocket类的作用
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：
import java.io.IOException;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramPacket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramSocket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.InetAddress;
public class ReceiveDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建接收端Socket服务对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12306);
// 创建数据包(接收容器)
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(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
InetAddress address = dp.getAddress();
String ip = address.getHostAddress();
byte[] bys2 = dp.getData();
int length = dp.getLength();
String s = new String(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：
import java.io.IOException;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramPacket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramSocket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.InetAddress;
public class SendDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建发送端Socket服务对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
// 创建数据，并把数据打包
String str = "hello,udp,我来了";
byte[] bys = str.getBytes();
int length = bys.length;
InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 12306;
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(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
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：
import java.io.IOException;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramPacket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramSocket;
public class ReceiveThread implements Runnable {
public void run() {
try {
// 创建接收端Socket对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
// 创建数据包
while (true) {
byte[] bys = new byte[1024];
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
//接收数据
ds.receive(dp);
// 解析数据
String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
String s = new String(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 (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
UDP网络程序中发送数据端，代码如下：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramPacket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.DatagramSocket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.InetAddress;
public class SendThread implements Runnable {
public void run() {
try {
// 创建发送端Socket对象
DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
// 封装键盘录入
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
System.in));
// 创建数据，并打包
String line = null;
while ((line = br.readLine()) != null) {
byte[] bys = line.getBytes();
DatagramPacket dp = new DatagramPacket(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 (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
编写测试类Example02，代码如下：
public class Example02 {
public static void main(String[] args) {
SendThread st = new SendThread();
ReceiveThread rt = new ReceiveThread();
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(rt);
t1.start();
t2.start(); }
}
运行Example02，依次键入“hello itcast ”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10-4 TCP 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
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：
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.ServerSocket;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.Socket;
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建服务器端Socket对象
ServerSocket ss = new ServerSocket(10010);
System.out.println("服务端已开启，等待客户端发送数据。");
// 监听连接
Socket s = ss.accept();//阻塞
// 获取输入流，读取数据，并显示
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] bys = new byte[1024];
int len = is.read(bys);//阻塞
String client = new String(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：
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.Socket;
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建客户端的Socket对象,建立连接
Socket s = new Socket("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
OutputStream os = 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
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：
import java.util.*;
import java.io.*;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.*;
class PicUploadServer implements Runnable{
//包含Socket类型的私有属性
private Socket s ;
//包含Socket对象的有参构造函数
PicUploadServer (Socket s){this.s = s;}
public void run(){
try{
File dir = new File("d:\\upload");
if(!dir.exists()){
dir.mkdirs();
}
String filename = dir+File.separator+System.currentTimeMillis()+
"itcast"+new Random().nextInt(100000)+".jpg";
//读取客户端的字节数据\
InputStream in = s.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0 ;
//数据的目的
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(filename);
while((len = in.read(bytes))!=-1){
fos.write(bytes, 0, len);
}
//回写上传成功
OutputStream out = s.getOutputStream();
out.write("上传成功".getBytes());
System.out.println("服务器已接收到文件");
fos.close();
s.close();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException("上传失败");
}
}
}
TCP网络程序中客户端，代码如下：
import java.io.*;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.*;
public class PicUpLoadClient {
public static void main(String[] args)throws Exception {
Socket s = new Socket("172.16.26.21",10000);
//读取图片
FileInputStream fis = new FileInputStream("d:\\s.jpg");
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0 ;
//获取字节输出流，输出到服务器
OutputStream out = s.getOutputStream();
while((len = fis.read(bytes))!=-1){
out.write(bytes, 0, len);
}
s.shutdownOutput();
//获取上传成功
BufferedReader bfrIn =
new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
String message = bfrIn.readLine();
System.out.println(message);
fis.close();
s.close();
}
}
编写测试类Example03，代码如下：
import java.util.*;
import java.io.*;
import https://www.doczj.com/doc/1b10978140.html,.*;
public class Example03 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);
System.out.println("开启服务器...");
while(true){
Socket s = ss.accept();
Thread.sleep(50);
new Thread(new PicUploadServer(s)).start();
}
}
}
首先运行Example03类，开启服务端程序，运行结果如图10-12所示。
图10-12运行结果
然后开启客户端程序，运行结果如图10-13所示。
图10-13运行结果
此时，再观察服务端控制台的输出，运行结果如图10-14所示。
图10-14运行结果
三、案例总结
1、使用TCP协议上传文件是非常可靠的、安全的。
2、服务器端在每次接收到客户端访问时，会根据此客户端的信息创建一个服务器进程，从而实现了多线程TCP程序中单个服务器被多个客户端访问的功能。
3、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，所以在编写服务端程序时，通常不会编写关闭服务端的代码。